大功率直驱风电系统高效率变流器设计

《大功率直驱风电系统高效率变流器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第30期中国电机工程学报Vol.30No.30Oct.25,20102010年10月25日ProceedingsoftheCSEE©2010Chin.Soc.forElec.Eng.15文章编号：0258-8013(2010)30-0015-07中图分类号：TM46文献标志码：A学科分类号：470·40大功率直驱风电系统高效率变流器设计曾翔君，张宏韬，李迎，房鲁光，杨旭(西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市710049)DesignofHigh-efficiencyConvertersforLargeDirect-drive

2、WindTurbinesZENGXiangjun,ZHANGHongtao,LIYing,FANGLuguang,YANGXu(SchoolofElectricalEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,ShaanxiProvince,China)ABSTRACT:Thestatorvoltageofgeneratorisusually690V求。直驱风电机组方案由于不需要变速箱，可大大forlargeMWdirect-drivewindturbinesothatthecurre

3、nt提高系统的效率，缩短故障平均维护时间，改善系ratingisveryhigh.Asaresult,thefull-sizeconvertersare统的可靠性[1-2]，但是直驱方案需要全功率电力电子difficulttobedesignedandmanufactured,moreover,the变流器来实现风力机的变速控制。efficiencyproblemisconsiderable.Thispaperproposeda由于风力发电机的常规电压等级为690V(或solutionbasedonthemultiphaseperma

4、nentmagnet960V)，这使得全功率变流器必须处理比较大的定synchronousgenerator(MPPMSG)withhybridthree-level子电流，不仅造成滤波电抗等无源元件体积庞大，full-sizeconverters,whichisthoughtasanalternativeforthetraditionalthree-phasePMSGwiththeshuntedtwo-level同时引起效率的问题也非常突出。为了降低功率半convertersandexpectedtoofferbetterharmo

5、nicpropertiesand导体器件和无源元件的开销，常规的解决方案是采efficiency.Thepaperdiscussedtheparameterdesignofthe用传统的两电平(twolevel，2L)变流器并联来分摊differentconvertersusedintheproposedsystem.Andthe容量[3]。本文提出一种基于多相永磁同步发电机harmonics,efficiencyandcostswerecomparedwiththe(multiphasepermanentmagnetsynchron

6、oustraditionaltwo-levelsystem.generator，MPPMSG)和三电平(threelevel，3L)混合KEYWORDS:direct-drivewindturbine;full-sizeconverter;式全功率变流器的直驱风电系统方案。这种方案通three-levelconverter过3L变流器串联和并联组合替代常规的2L变流器摘要：在兆瓦级直驱风电系统中，发电机定子电压等级通常并联方案。串联组合可以提高直流母线电压等级，采用较低的690V，而定子电流等级则很高，给全功率变流使3L逆变器工作于中

7、压范围；并联组合则能够克器的设计和制造造成了的困难，特别是效率问题比较突出。服3L变流器电容中点电压脉动。更重要的是该方提出一种基于直驱多相永磁同步发电机和三电平混合式变案可以实现较高的变换效率和谐波性能。本文将详流器的技术方案，用以替代传统的三相发电机和两电平变流细讨论不同拓扑结构的3L变流器在所提方案中的器并联方案，具有更好的谐波性能和效率。讨论不同变流器应用及参数设计方法，并在此基础上对其谐波、损拓扑在方案中的应用及其参数设计方法，并在谐波、效率和耗特性及成本与传统的三相发电机和2L变流器并成本方面进行了比较。联方案进行比较。关

8、键词：直驱风力机；全功率变流器；三电平变流器1基于多相永磁同步发电机和3L混合式全0引言功率变流器的风电系统结构兆瓦级以上的风电机组是当前风力发电技术本文提出的基于MPPMSG和3L混合式背靠背的主流，目前单机功率已经达