多电平变流器在风力发电系统中的应用

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1、摘要摘要随着环境、能源问题的日益严峻，可再生资源的利用开发已经成为国际热点。风能作为一种可再生洁净绿色能源，不但对环境没有破坏，而且取之不尽，用之不竭。相比于传统的采用双馈感应电机发电的风力系统，直驱型风力发电技术省去了齿轮箱，因此减小了系统维护费用和体积，具有很好的经济性。目前，直驱型风力发电技术正成为国内外研究的热点。直驱型风力发电系统变速恒频控制是基于定子电路实现的，把永磁发电机发出的交流电通过变频器转变为与电网同频的交流电。因此变频器的容量与系统的额定容量相同，需要全功率变换器，在现有器件耐压水平未取得突

2、破性进展以前，多电平技术因其具有输出谐波含量小、控制灵活等特点，非常适合应用于直驱型风力发电系统。此外，多电平变流器无需变压器，又可以达到升压的作用，具有很好的经济性。因此，多电平变流器在直驱型风力发电系统中具有很广阔的应用前景。论文针对多电平变流器在直驱型风力发电系统中的应用进行研究。利用Matlab／Simulink软件建立起了风力机模型、多电平PWM整流控制模型、通过对中点电位不平衡机理的深入研究，引入具有中点电位平衡策略的空间矢量调制策略，建立起了完整的背靠背直驱型风力发电系统。这种控制策略计算量小、适用

3、范围广，对工程实际开发提供了很好的研究价值。论文针对整个系统设计了基于TMS320F2812系统的硬件平台，包括供电电源、SCALE驱动、电压采集、电流采集、变流器温度调理电路。通过对变流器损耗计算以及热网络模型的建立，分析了变流器主电路(包括功率开关管、直流母线电容)结温升。对变流器散热系统设计和可靠性分析提供很好的参考价值。关键词：多电平变流器，中点电位平衡，风力机，P1】IrM整流，损耗计算AbstractABSTRACTWiththeenvironment、energyarebecomingmoreand

4、moregrim，theuseofrenewableenergyhasbecomethehotspotathomeandabroad．Asarenewablecleanenergy,windenergydonotdamagetheenvironmentandinexhaustible．Comparedtothedouble-fedinductionmotorwindpowergenerationsystems，direct．drivewindpowertechnologyeliminatesthegearbox，

5、80thesystemreducesmaintenancecostsandsize．AtpresenLdirect-drivewindpowertechnologyisbecomingaresearchhotspot．Direct·drivewindpowergenerationsystem’Scontrolcircuitisbasedonthestator．ThefrequencyofcurrentischangedintothesamefrequencywiththeACpowergridbyconverte

6、r．ThereforetheconverterratedcapacityisthesameofthePermanentmagnetsynchronousgenerator．Theexistingdevices’voltageleveldidnotachieveabreakthroughuntilmulti-leveltechnologyappearance．Multi．1evelconverterCanreducetheharmoniccontentandbecontroledveryflexible．Itisv

7、erysuitablefordirect·drivewindpowergenerationsystem．Therefore，theresearchonthemulti—levelconverterinwindpowersystemhasaverybroadapplicationprospects．Thispaperisfocusontheapplicationofmulti．1evelconverterinwindpowergenerationsystem．Buildingthewindturbinemodel、

8、PWMrectifiercontrolmodel、theintroductionoftheneutralbalancedcontrolstrategybyusingMatlab／Simulinksothvare．Establishthecompleteback—to-backdirect-drivewindpowergenerationsystem．Thiscontrol