并網型風力發電機及其變流技術的研究

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資料介紹

　　大功率風力發電機組并網發電是高效大規模利用風能最經濟的方式，己成為當今世界風能利用的主要形式。但是，現存的大功率并網型風力發電機組大多采用包含提速齒輪箱的定速恒頻的運行方式，存在運行效率低、噪音和機械損耗大等缺點。因此，能夠在額定風速下跟蹤風能最大功率點的大功率直驅并網型低速永磁同步發電機組正成為風力發電技術研究的熱點之一。本文對其中的大功率變流電路的拓撲結構及其最優控制策略進行了研究。

　　本文首先對并網型風力發電機組的工作原理、組成和分類進行了介紹。接著比較了現存的各類型變速恒頻風力發電機的優缺點，進而得出低速永磁同步發電機直接驅動型風力發電機的優越性。文章在比較此種風力發電機的三種類型變流電路拓撲結構的基礎上，提出了一種在考慮現有開關器件功率水平的情況下符合大功率直驅并網型風力發電機要求的變流電路拓撲結構，即采用 “六相不控整流+兩個并聯的升壓斬波+兩個并聯的三相 SPWM逆變”的電路結構，并對其各部分電路的工作原理進行了分析。然后，文章對變流電路中兩個并聯的升壓斬波電路的控制系統進行了優化設計;對其中兩個并聯的電壓源型SPWM逆變器可采用的間接電流和直接電流兩種控制方法的原理進行了深入的分析，對其實現給出了詳細的說明，對其優缺點進行了較全面的比較。并且在 PSIM 仿真軟件中分別結合這兩種控制方法對整個系統進行了貼近實際情況的仿真研究，仿真結果表明采用直接電流控制方法時比采用間接電流控制方法不論在動態響應、抗干擾能力，還是在抑制并聯逆變器存在的環流問題上都有明顯的優越性，從而在理論分析和仿真試驗中都得出了直接電流控制方法是本文所提出的變流電路的最佳控制方法。最后，文章對基于直接電流控制方法的變流電路的控制系統的軟硬件實現做了初步的設計，列出了控制系統硬件原理圖和主要軟件流程圖，可作為今后實際裝置開發的參考。

并網型風力發電機及其變流技術的研究