变速恒频风力发电系统矩阵式变换器的建模与仿真

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1、第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号：1006—9348(20l1)07一0022一04变速恒频风力发电系统矩阵式变换器的建模与仿真王旭东，刘磊‘(内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙古呼和浩特OloQ51)摘要：研究在变速恒频风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力。为满足上述要求，采用矩阵式变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压，输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压，输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制。从等效交一直一交变换器的空间矢量调制方法出发，按照交一交直接变换控制方式实现了对矩阵式变换器建模和运行控制规律研究。仿

2、真结果表明矩阵式变换器具有优良的输入输出特性，证明了仿真模型的正确性和可行性，为今后的实用化奠定了基础。关键词：矩阵式变换器；交一交直接变换控制；变速恒频；风力发电中图分类号：1说9文献标识码：ATheModelingandSimulationofMatrixConverterforVSCFWindPowerGenerationSvstemWANGXu—dong．UULei(CoUegeofInfb皿ationEn西nee商[19，InnerMongoliaUIlive玛ity0fTech∞logy，HohhotNeimenggu01005l，CIIim)ABS

3、TRACT：P0werconverterIIsedindoubly一制windgenerati∞sy8temmustp08s髓stIIec印abil畸ofbi—direction．alpowernow．M撕xc∞verterc蚰pr0Vide8inusoidalinputc峨ntand伽tputvoltage8imIlItaneously，卸dtIlepll审啪}ofi印utcur陀ntcanbeadjustedt0lead，tolagortocoimide1^ritllthepha眈《tlleiIlputvoItage．Themagllitude觚d缶，qIl

4、encyofthe伽tputvol饵ge蛐dtIIeinputpowerf如torc明beindependentlyadju8tedinM枷xconverter．StaniIlg硒mtllespace-vector删dulationmetIlodofeqIlivalentAC—DC—ACc∞verter，memodelilIgofMatrixc∞verter舳dtlle弛searchonitsopemtionnllea弛implementedwitIlAC—ACdirect呦fomati∞contmlmode．Simulationr∞IIltshowsthtme

5、m“xconverterpos眈sses800dinput—outputch啪cteristic8．Therefbre，tlIi8simulationmodeliscor．rect柚dfe酗ible．nus，itlaysaf如ndationfor胁herpracticabilitystudyofⅡ地Mgtrixconve咖r．KEYWo砌)s：Man讧convert盱；Ac一∞diDecttrans6Dnnati∞contml；Vscf；WindpoWerge弛mti叫l引言矩阵式变换器是一种新颖的变频器，其电路拓扑形式早在19r76年就被提出，但直到1979年

6、意大利学者M．VentIlrirIi和A．Alesi眦提出了矩阵式变换器存在的理论及控制策略后，其特点才为人们所关注和研究。矩阵式变换器属于直接变频电路，电路所用的开关器件为全控型，控制方式为斩控。与交一直一交变换器相比，具有如下优点：①输入电流为正弦波，失真度小；②输出频率不受限制；③输入功率因数可随意调节；④能量可以双向传递，而不需要在电路或控制方法上作特殊处理；⑤不需中间储能环节，容易实现集成化和功率模块化。收稿日期：20lO—ll一22—22—2矩阵式变换器的控制策略矩阵式变换器的控制策略可以分为直接变换法和间接变换法⋯：1)直接变换法：直接变换法是通过

7、对输入电压的连续斩波来合成“输出电压”的，但具体实现复杂，软件运算量较大，限制了应用范围。2)间接变换法(交一直一交等效变换法)：基于空间矢量变换的一种方法，将交一交变换虚拟为交一直变换和直一交变换，采用高频整流和高频逆变PwM波形合成技术，变换器的性能可以得到较大的改善。而且具体实现时整流和逆变是一步完成的，低次谐波得到了较好的抑制，具有双冈哪(PWM整流一PwM逆变)变换器的效果。它是目前在矩阵式变换器中研究较为成熟的一种方法，比较有发展前途。采用间接变换法可以使用成熟的交一直一交变换器的调制策略，以获得较好的输出电压和输入电流波形。本文就采用这种变换方法。

8、2．1矩阵式变换器的等效