用于直驱型风力发电系统的变流器

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1、第28卷第1期可再生能源Vol.28No.12010年2月RenewableEnergyResourcesFeb.2010用于直驱型风力发电系统的变流器刘军，杨苹（华南理工大学电力学院，广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州510640）摘要：分布式风力发电系统是具有广泛应用前景的风电技术。文章针对分布式小型直驱风力发电机组的需求，设计了适用于该系统的变流装置。将软开关技术和双环控制策略应用到该变流器的设计中，有效地降低了风电在变流过程中的功耗，提高了效率和供电质量，并大大地减少了经济成本。通过实验证明了设计的正确性和可靠性。关键词：风力发电；变流装置；软开关；双环反馈中图分类号：TM461

2、；TK89文献标志码：B文章编号：1671-5292（2010）01-0093-04Converterfordirect-drivewindpowersystemLIUJun，YANGPing（SchoolofElectricPower,SouthChinaUniversityofTechnology,GuangdongKeyLaboratoryofCleanEnergyTechnology,Guangzhou510640,China）Abstract：Distributedwindpowergenerationsystemiswidelyusedwindpowertechnology.In

3、thispaper,aconverterdeviceapplicabletothesmalldistributeddirect-drivewindturbinewasde-signed.Thesoft-switchingtechnologyanddouble-loopcontrolstrategyareappliedtotheconverterdesign,whicheffectivelyreducethelossofwindpowerinconvertingprocess,improvestheeffi-ciencyandqualityofpowersupply,andgreatlyred

4、ucestheeconomiccost.Theexperimentalre-sultsprovethecorrectnessandreliabilityofthedesign.Keywords：windpower;converterdevice;soft-switching;double-loopfeedback0引言的大功率变流装置。实验证明，该装置能有效地降随着人类社会的发展，能源与环境问题已成低风电变流过程中的损耗，提高了风力发电的效为全球可持续发展所面临的重要问题，风电作为率和供电质量。一种绿色能源，以其无污染和可再生性，日益受到1系统组成世界各国的重视。由于电力电子技术和相关控制风

5、力发电变流装置主要包括风力机、发电机、技术的发展，风力发电具有更加广阔的应用前景。不控整流电路、LC滤波电路、ZVSPWM降压变换风力发电技术经历了从恒速恒频到变速恒频的发器以及控制与保护电路（图1）。风机捕获风能，并展过程。在变速恒频风力发电系统中，采用直驱式通过直驱式发电机将风能转化为三相280～420V低速永磁同步发电机结构，无需齿轮箱，机械损耗的交流电能，然后，经过整流将三相工频交流电转小，运行效率高，维护成本低，而且已得到了广泛化为直流电，最后再通过一个ZVS-PWM全桥电使用。但是由于直驱系统是全功率传输，因此研制路将直流电稳定在110V，以实现与太阳能装置一款低功耗、高效率的变

6、流装置尤为重要。的并网运行。本文设计了用于分布式直驱型风力发电系统保护电路包括输入欠压保护、输入过压保护、收稿日期：2009-07-02。基金项目：国家自然科学基金重点项目（60534040）；广东省科技计划项目（2007B010400080）。作者简介：刘军（1984-），男，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动、绿色能源技术等。E-mail：86074458@163.com·93·可再生能源2010，28（1）输出过压保护和输出欠压保护，辅助电源采用多降，故变压器原副边变比为路隔离式输出反激变换器来实现，为控制电路和K=Uinmin/Usecmax（2）保护电路提供20V和±15V的

7、直流电。实际选定变比为3。发由选用的EE130磁芯和开关频率可以确定电LCZVS-PWM机滤波全桥变换器磁芯最高工作磁密为0.1T，开关频率为20kHz。280-420V110VDCN=（U×108）/（4f×A×B）=52.56（3）ACpinmaxsem驱动电路保辅助电源2护其中：Ae为磁芯的导磁面积，m；fs为开关频率，电路控制电路Hz；Bm为工作磁密，T。图1变流器结构图2.3输出滤波电感设计Fig.