风力发电用交直交变流器电磁兼容性设计

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1、风力发电用交直交变流器电磁兼容性设计摘要改善能源结构，发展新的可再生能源，减轻对环境的污染，提高电能质量，已成为我国能源工业关注的一个热点。风力发电技术以安全可靠、无污染、不需消耗燃料、建设周期短、规模大小灵活以及可并网运行等特点，在能源、电力产业中异军突起。风电系统中由于大量的使用了电力电子装置，不可避免的给系统引入了电磁兼容性问题，并对系统造成了严重影响，这种影响随着系统功率的增大而日趋严重。本文以MW级变速恒频双馈风力发电系统用交直交变流器为研究对象，分析了变流器系统的主要的千扰源、千扰藕合路径及敏感设备，对变流器进行了电磁兼容性设计。这些设计包括(1)网侧变流器输入端电源线EMI

2、滤波器和转子侧变流器输出端EMI滤波器设计;(2)从硬件和软件两个方面对变流器控制系统进行了抗千扰设计，重点论述了控制电路的PCB设计，并应用CadenceSpectrum软件对关键的信号线进行了电源完整性、信号完整性和电磁兼容性仿真，根据仿真结果对电路板做适当调整。(3)针对MW级风力发电系统中的长线传输及过电压问题，利用传输线理论分析了长线传输时过电压产生的机理，并分别设计了变流器侧和电机侧du/dt抑制网络，最后运用saber仿真软件对各种方案进行了仿真对比.(4)在分析雷电产生机理的基础上，依据现有的防雷标准对风电系统防雷进行的分区，给出了系统主要部件浪涌保护设计的方法，为风机变

3、流器选择了电源线和信号线浪涌保护器。通过在1.5MW双馈模拟系统上实验表明，经过完整的电磁兼容性设计后，变流器系统工作稳定，抗干扰能力强。关健词:交直交变流器电磁兼容EMI滤波器PCB长线过电压浪涌保护ElectroMagneticCompatibilityDesignofAC/DC/ACConverterUsedinWindPowerGeneratorAbstractItisafocusofatentionoftheworldenergyindustryforimprovingtheenergystructure,utilizationofrenewableenergy,reducin

4、genvironmentalpollutionandimprovingpowerquality.WindenergyisAnewforcesuddenlyrisesinenergysourcesandpowerindustryforitscharacteristicofsafety,credibility、nopollution,noexpendingfuel,shortconstructionperiod,smallscale,combinesthenettorunandsoon.Duetoamassofpowerelectronicequipmentsareusedinwindpow

5、ersystem,itisinescapableintroduceelectromagneticcompatibilityissues,andmakeseriousinfluencetothesystem,furthermore,itbecomesgravenessasthesystempowerincreese.ThepaperisaimedtothestudyofAC/DC/ACconverterusedinMWgradevariable-speedconstant-frequencedoubly-fedwind-energygenerationsystem.1tanalyses山。

6、origin,propagationpathandsusceptivityequipmentofEMInoiseinconvertersystemfirstly,thengivestheelectromagneticcompatibilitydesignoftheconverterthesedesigninclude(1)EMIfilterforpowerlinenoisedesignofgrid-sideconverterandcommonmodenoiseEMIfilterdesignofrotor-sideconverter,(2)antijammingdesignforcontr

7、olsystemofconverterfromhardwareandsoftwaresides,andemphasesonPCBdesignofcontrolcircuit,thesoftwareCadenceSpectrumisusedtosimulatethesignalintegrity,powerintegrityandelectromagneticcompatibilityforthemainsignallineonPCB