风力发电

　　2008年　　1月

第34卷第1期

高　电　压　技　术

HighVoltageEngineering

Vol.34No.1

Jan.　

2008

191

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

温春雪1,2,张利宏3,李建林1,许洪华1

(1.中国科学院电工研究所,北京100080;2.中国科学院研究生院,北京100049;

31内蒙古工业大学,呼和浩特010080)

摘　要:直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、d2q参考量变化的波形等。结果表明,该PWM,;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、整流器作为全功率变流器。

关键词:;;三电平整流器;空间矢量脉宽调制;龙格库塔解析法

中图分类号:A文章编号:100326520(2008)0120191205

ResearchonThree2levelPWMRectifierSuitableforDirect2driveWindPower

WENChun2xue1,2,ZHANGLi2hong3,LIJian2lin1,XUHong2hua1

(1.InstituteofElectricalEngineering,ChineseAcademicofSciences,Beijing100080,China;

2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;

3.InnerMongolUniversityofTechnology,Hohhot010080,China)

Abstract:Diode2clampedThree2levelrectifierwhichissuitableforDirect2drivewindpowersystemispresented.InaccordancewiththetopologyandthecharacteristicsofDirect2drivewindpowersystem,aSpaceVectorPulseWidthModulation(SVPWM)currentcontrolmethodbasedonthemodelofPWMrectifierandtrackedinstructionvoltagevectorisderivedindetail,andsimulationanalysesbasedontheRungeKuttaanalyticalmethodarealsogiveninMat2lab.Thesimulationresultsofthedynamicresponseswaveformofthree2levelrectifierDCvoltage,thetrendwave2formoftherectifierACsidevoltageandcurrent,andthewaveformsofcurrentcomponentofactiveandreactivepower,arealsogiven.Alloftheseresultsareobtainedintheconditionofloadchangingfromhalftofull.Thesimu2lationresultsshowthattheharmonicsissuppressedeffectively,thedistortionofACcurrentwaveformsisde2creased,thepowerfactorcanbeadjusted,DCvoltagealmostkeepsconstantwhenloadchangessuddenly,activeandreactivepowercanbeadjusted,andforthechangeofactiveandreactivepower,thereisgooddynamicfollow2upper2formance.Therefore,asapartoffullpowerconverter,three2levelPWMrectifierissuitableforDirect2drivewindpowersystem.

Keywords:direct2drivewindpowersystem;fullpowerconverter;diode2clamped;three2levelPWMrectifier;SVP2WM;Runge2Kuttaanalysis

0　引　言

取得突破性进展,多电平技术因其可减小开关管电压应力,提高等效开关频率,非常适合应用于直驱型风力发电系统[1]。目前,常见的多电平变流器种类有:二极管箝位多电平变流器[224]、飞跨电容多电平变流器、级联H桥多电平变流器及通用式多电平变换器等。飞跨电容多电平变流器的开关负荷不一致,飞跨电容均压难以实现,级联H桥多电平变流器需要独立电源,成本较高,未得到广泛应用。虽然二极管箝位多电平变流器存在中点电位平衡问题,但可通过适当的控制方法解决。因此,低成本、控制

直驱型风力发电系统是一种新型的风力发电系统,它采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,然后通过功率变换电路将电能转换后并入电网,省去了传统双馈式风力发电系统中的齿轮箱,系统效率大为提高,有效抑制了噪声。直驱型风力发电系统需要全功率变流器,而现有器件耐压水平未

基金资助项目:中国博士后基金(20060390092)。

ProjectSupportedbyPost2doctoralFundofChina(20060390092).