双向变流器在分布式发电系统的应用

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1、2008年7月第36卷第7期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSJuL2008V01．36No．7双向变流器在分布式发电系统的应用姜春霞1，卢秀和1，韩顺杰1，宗鸣2(1．长春工业大学，长春130012；2．沈阳工业大学，沈阳110023)摘要：以微型燃机驱动高速电机为核心的分布式发电系统受到了广泛的关注。由于高速电机输出的高频交流电能不能被直接应用，需要采用适当的电力变换系统。提出了一种用于分布式发电系统的双向变流器拓扑结构和基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的控制原理及实现步骤。此变流器在机组起

2、动时，被用作逆变器；机组正常发电时，用作整流器，将交流电转换为直流电。仿真结果表明：所设计的结构和采用的控制策略是可行的。关键词：分布式发电系统；双向变流器；SVPWM；Matlab仿真中图分类号：TM611；TM46文献标识码：A文章编号：1001—3881(2008)7—373—3ApplicationofBi-directionalConverterforDistributedPowerSystemJIANGChunxial，LUXiuhel，HANShunjiel．ZONGMin92(1．ChangchunUni

3、versityofTechnology，Changchun130012，China；2．ShenyangUniversityofTechnology，Shenyangl10023，China)Abstract：Moreattentionhasbeenpaidtodistributedpowersystemofhishspeedgeneratordrivenbymicro-turbine．SincehJigh-frequencyelectricalpowerofhish-speedgeneratoroutputcaIlno

4、tbedirectlyused．powerconvertersystemrequirestobeadopted．ThestnIctureandSVPWMcontrolstrategyofaspeciallydesignedbi·directionalpowerconverterforthedistributedpt，w盯generationsystemofhishsⅣ州generatordrivenbymicro—turbinewereintroduced．TheconverterWasusedasallinverter

5、todrivethegeneratorforthemicro·turbinestarting．andasaPWMrectifiertoconvertthehighfrequencyoutputACpowerintoDCpowerduringthenormalopera-tionofthegenerator．Thesimulationresultshowsthefeasibilityoftheproposeddesignstnletureandcontrolstrategy．Keywords：Distributedpowe

6、rsystem；Bi-directionalconverter；SVPWM；Matlabsimulations0引言分布式发电相对于传统的集中式发电系统而言，具有运行可靠、维修简单、污染物排放低、利于环境保护等优点，无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。随着微型燃机技术的不断完善，微型燃气轮机驱动高速发电机的分布式发电系统已成为主力。高速电机在起动时需要采用高频逆变器供电，而系统正常工作输出的是高频交流电，需要通过电力电子功率变换装置，变为用户所需要的恒频恒压交流电。由于高速电机的高频供电，电机的损耗密度较大，

7、而散热又比较困难，因此要求电机绕组的电压和电流为正弦波，以减小高次谐波的附加损耗，为此对功率变换装置提出了较高的要求。本文作者提出了一种用于分布式发电系统的双向变流器结构和控制策略。此变流器在机组启动时，被·用作逆变器；机组正常发电时，用作整流器，将高速发电机输出的高频交流电能转化为恒频恒压的电能供给用户使用或并网发电。仿真结果表明：所设计的结构和控制策略是可行的，为实验研究奠定了基础。1分布式发电系统的结构以微型燃机驱动高速电机为核心的分布式发电系统主要由燃机控制系统、喷油系统、高速电机、双向变流器和中央控制单元等部分

8、组成。：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。’‘E叮倒I辈：：町]!里lIl幸辜魁：t一一匹半中央控制器l·-．图1分布式发电系统原理框图图1为微型燃气轮机驱动高速电机的分布式发电系统原理框图。由于微型燃气轮机不能自起动，机组起动时高速电机作为电动机运行，拖动机组起动，由蓄电池组供电，双向变流器作