变速恒频风力发电系统双向变频器关键技术分析

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1、摘要随着世界经济的高速发展，能源短缺和环境污染问题日益严重。解决这一问题的途径之一是开发可再生能源。风电资源是近年来发展最快的可再生能源，采用无刷双馈电机的变速恒频风力发电技术，以其效率高、所需变频器容量小等特点成为当今风力发电技术的主流。本文首先介绍了风力发电产业及风力发电技术的国内外发展现状，分析了变速恒频风力发电系统的基本原理和变速恒频风力发电用双向变频器的技术发展现状。其次，分析了双PWM(PulseWidthModulation)三电平变频器整流部分和逆变部分的基本工作原理，建立了相应的数学模型；深入研究了应用于三电平的常规空间矢量脉宽调制(SVPWM，SpaceVectorP

2、ulseWidthModulation)方法，在此基础上研究了一种基于600坐标系的SVPWM算法，该算法可以省去扇区判断过程，缩小计算工作量。仿真结果证明了基于600坐标系的SVPWM算法的高效性。同时，本文在分析了三电平PWM逆变器产生电容中点电压不平衡原因的基础上，通过电容中点电容电荷的估计，提出了一种通过改变电压调整系数来调节SVPWM中正、负小矢量的作用时间，维持电容中点电压平衡的控制策略，并将其应用到三电平PWM整流器的设计中。对于双PWM三电平变频器，研究了一种由整流器控制电容中点电压平衡的协调控制策略最后，对所设计的双PWM三电平变频器进行仿真，在仿真的基础上设计了基于D

3、SP2812的控制程序，并给出了部分程序流程。关键词：变速恒频，双PWM三电平，空间矢量脉宽调制，电容中点电压平衡AbstractWiththehigh-speeddevelopmentofworld’Seconomy,theshortageofenergysourcesandtheenvironmentpollutionarebeingserious．Theexploitationofrenewablepowerisoneofthemethodsforsolvingtheproblemsabove．Thewindpowerresourceisthemostrapidlydevelopi

4、ngrenewablepowerinrecentyears；theVariableSpeedConstantFrequency(VSCF)windgenerationtechnologybecomesthemaintrendofnowadayswindpowergenerationtechnologyforitsadvantagesofhighefficiencyandsmallvolumeofconverterneeded．Firstly,theactualityofthewindpowergenerationindustryandthewindpowergenerationtechn

5、ologyareintroducedinthispaper；thebasicprincipleofVSCFwindpowergenerationsystemandthetechnicalactualityofthebidirectionalconverterappliedinVSCFwindpowergenerationsystemareanalyzed．Secondly,theprincipleoftherectifierandinverterindualPWMandthree—levelconverterareanalyzedandtheirrelevantmathematicalm

6、odelsarefoundedinthispaper．ThentheprincipleoftraditionalSpaceVectorPulseWidthModulation(SVPWM)methodforthethree—leveltopologyisresearcheddetailedly．Basedonabove，aSVPWMmethodbasedon600coordinateisresearchedthatcanomitthejudgingprocessofthesectors，reducethecalculatingquantity．Thesimulationresultspr

7、ovethehighefficiencyofnewSVPWMmethodbasedon600coordinate．Atthesametime，basedontheanalyseofthereasonthatvoltageunbalanceinneutral·-pointbetweencapacitancesofdualPWMandthree··levelconverter,acontrolstrategythatchangingth