修改版直驱风力发电的变流器及控制研究

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1、湖南电气职业技术学院毕业论文题目：[直驱风力发电变流器及控制研究]姓名：綦亮专业：风力发电设备制造与安装指导老师：刘荣学校名称：湖南电气职业技术学院40前言变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立解耦控制。本文对直驱风力发电的变流器及控制进行了分析，直驱风力发电技术是当前风力发电技术的重要研究方向。直驱风力发电系统中，变流器是发电机所发的电能馈送至电网的唯一通路，它是将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置，它能实现对发电机输出的电流

2、、功率因数等的快速调节，减少对电网的谐波污染，是直驱型风力发电系统的一个重点难点，它对整个系统的稳定、高效运行很重要，掌握这项技术，对于推动我国风力发电事业的发展，增强风力发电领域的自主创新能力，具有十分重要的意义。本文在编写的过程当中查阅了大量的相关国家标准和出版物，本且在阅读了互联网上的相关文章，这些资料为本文的编写提供了大量的素材。　由于编者水平有限，文中错误和不当之处在所难免，诚请广大读者朋友批评指正。40　　　　　目录一、引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3二、直驱风力发电变流器的背景和意义．．．．．

3、．．4三、风力发电产业的现状及其前景（国内外）．．7四、风力发电变流技术的现状与趋势．．．．．．．．．11五、对比研究当下各种变流方案．．．．．．．．．．．．．25六、我国乃至当今世界的能源状态．．．．．．．．．．．31七、变流器系统的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31八、变流器的控制系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4040引言随着风电机组单机容量

4、的增大，双馈型风电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生；从中长期来看，直驱型和半直驱型传动系统将逐步在大型风电机组中占有更大比例，另外在传动系统中采用集成化设计和紧凑型结构是未来大型风电机组的发展趋势。在大功率变流技术和高性能永磁材料日益发展完善的背景下，大型风电机组越来越多地采用pmsg，pmsg不从电网吸收无功功率，无需励磁绕组和直流电源，也不需要滑环碳刷，结构简单且技术可靠性高，对电网运行影响小。pmsg与全功率变流器结合可以显著改善电能质量，减轻对低压电网的冲击

5、，保障风电并网后的电网可靠性和安全性，与双馈型机组（变流器容量通常为1/3风电机组额定功率）相比，全功率变流器更容易实现低电压穿越等功能，更容易满足电网对风电并网日益严格的要求[1-2]。中国风电行业发展迅速，但与国际发展水平还有很大差距，目前主要依靠进口，对外依赖性强；基于pmsg和背靠背双pwm变流器的直驱型风电系统是一种发展很快的技术，具有优良的性能，国外大型风电厂商已有成熟的直驱风电产品，国内在理论研究与产品性能方面，都还亟需提高与改进，因此很有必要对其涉及的关键技术进行研究。40二直驱风力发电变流器的背景和意义变流器通过对双馈异步风力发

6、电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立解耦控制。　　变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不利影响。　　变流器提供多种通信接口，如Profibus,CANopen等（可根据用户要求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统的集成控制。　　变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。　　变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。40　　变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现

7、低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功率器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系统，实现了基于风机最大功率点跟

8、踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。　　变流器工作原理框图如所示：  风电变流器系统构成　　变流器