小型风力发电系统中正弦波逆变技术的研究

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1、小型风力发电系统中正弦波逆变技术的研究　　摘要：24V、32V或48V是户用小型风力发电机普遍输出的电压，许多交流电器无法直接使用。针对这一问题，在小型风力发电系统中需要配置逆变器来完成输出电压为220V/50Hz交流电的转变。首先，文中电压比调整和电气隔离是通过高频变压器实现的；其次设计逆变器的各部分电路并通过计算其参数对器件进行选择；最后文章对所设计的电路结构进行了Matlab/Simulink仿真，证明该设?实现了对正弦波逆变的稳定控制，取得了较好效果。　　关键词：正弦波逆变技术控制策略仿真　　中图分类号：TM61文献标识

2、码：A文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0028-04　　Abstract：Householdswithasmallwindgeneratoroutputvoltageisstoredin32Vor24V，48Vbattery，suchasthismakesmanyacelectricequipmentcannotbeuseddirectly.Inordertosolvethisproblem，youneedtoconfigureinverterinthesmallwindpowergenerationsyst

3、em，thedcinto220V/50Hzalternatingcurrentoutput，soastomeettheneedsofcommunicationappliances.Firstly，throughcomparingthelowfrequencyinvertertechnologyandhighfrequencyinvertertechnology，highfrequencyinvertertechnologyisselected.Theparameterofeachpartcircuitisdevisedandca

4、lculated.Allpartsofanapparatusarechose.Insuccession，theMatlab＼Simulinksimulationofcircuitstructureismade.Themodelparametersareinstalledonbaseoftheoreticalcalculation.Thestabilitycontrolofsinewaveinverterisrealizedthroughinitialsimulation.Theexperimentalresultindicate

5、stherationalityandfeasibilityofthedesignscheme.　　KeyWords：Sinewaveinvertertechnique；Controlstrategy；Simulation　　对绿色能源―风能的主要利用形式是风力发电，它的发展趋势是高技术化和高性能化。正弦波逆变技术对风力发电系统而言是一个极其关键的技术，它负责将直流电调制成稳压稳频的交流电，然后供给负载使用或安全并联到交流电网中去。采用逆变技术获得的交流电幅度和频率可以灵活调节，而且动态响应快、控制性能好、电气性能指标好。　　1主

6、电路的设计　　该文设计的主电路如图1所示。电压比调整和电气隔离是通过高频变压器实现的，它不仅省掉了体积庞大且笨重的工频变压器还使音频噪声明显降低了。变换效率较高和输出电压纹波小是该电路的特点。　　1.1单极LC直流输入滤波电路　　输入滤波器可以使输入电流平稳化[1]。取直流升压电路的工作频率为20kHz，电感量为5μH，电容量为2200μF，则：ω=2πfs=2×3.14×2×104rad/s，ωf=1/LC=9534.6rad/s满足公式ω=（2-3）wr。电容电压取两倍的裕量：48×2=96V，取100V；电感电流为：125

7、0÷48=26.04A，取30A。　　1.2直流升压斩波电路　　该环节采用双管单端正激变换电路，电路带隔离变压器。输入直流电压为48V，选择IGBT的额定电压值为600V。逆变器的效率为80%，输入功率为1250W，则变换电流为26A。过载能力kr取1.5倍，电流安全裕量取1.5倍。IGBT的电流额定值根据公式I≥2IOkrβr计算得到I≥83A。所以选择IGBT管的型号为MG100J1BS11（100A/600V）。　　1.3逆变变压器　　逆变变压器对逆变器的效率和工作可靠性起着非常重要作用，同时它影响输出的电气性能[2]。　

8、　（1）变压器次级功率：变压器的输出功率P0=1111W，　　W。　　（2）铁芯计算：从曲线图（依据变压器的次级功率、电源频率、铁芯材料）中查得磁感应强度Bm为2000高斯，导线的电流密度j为1.5A/mm2，占空系数kc为0.9，铜线在铁芯窗口中的占空系数ko