测试风机气动特性的高性能DCDC变换器研制.pdf

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1、第44卷第4期电力电子技术Vo1．44．No．420l0年4月PowerElectronicsApril，2010测试风机气动特性的高性能DC／DC变换器研制陈家伟，陈杰，龚春英，严仰光(南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要：在已有风力发电测试与实验体化系统基础上，研制了一台用于风力机特性测试以及系统控制研究用的DC／DC变换器并对变换器的动态性能进行了优化设计，满足了该系统叶尖速比大范围变化时超宽的转速和功率运行要求。结合风力发电测试与实验一体化系统进行了风洞试验．测试了某2kW风机的气动特性曲线。实验结果表明该变换器能够很好地满足风机测试和正常工作的要求。关键词：直／直变换器：风

2、力发电；交错并联技术；气动特性中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)04—0001—03DesignoftheDC／DCConverterforAerodynamicCharacteristicsTestingofWindTurbineCHENJia—wei，CHENJie，GONGChun—ying，YANYang—guang(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：AnewtypeofDC／DCconve~erisdesignedandprod

3、ucedontheexistingwindpowertestingandexperimentalintegrationsystem．Aftersomeoptimaldesign，thisconvenermeetstheoperationalrequirementsofultra—widechangingofwindspeedandpower，whichresultsfromthewide—rangechangingoftipspeedratio．ThenthewindtunnelexperimentsaredoneandtheCp-Acurveofacertain2kWwindturbine

4、ismeasuredout．Theexperimentalresultsshowthatthedesignedconve~ercanadapttheoperationalrequirementsofthesystemwel1．Keywords：DC／DCconverter；windpower；interleaving；aerodynamiccharacteristicFoundationProject：SupposedbytheNationalBasicResearchProgramofChina(No．2007CB210303)1引言引入交错并联技术l5J．可以满足小电流高精度的要风能作为

5、一种绿色的可再生能源．因开发潜力求。但是对于如此宽范围的输入电压，一是高压时变大而备受关注⋯。风电并网是世界上大规模风电场常换器的工作占空比过小，影响采样精度和稳定运行，用的应用方式，但因风能具有不稳定性和间歇性，这二是低压时输入电压低于输出电压．Buck变换器根在一定程度上制约了风电的发展。大规模非并网风本无法工作。故提出采用变绕组直流变压器加多路电提出将绝大部分风能就近用于一些高耗能特殊负交错并联输出Buck变换器的两级式方案．满足了系载，如电解铝等有色冶金工业、氯碱工业等，有效地统的要求。解决了这一问题_2_2两级式结构DC／DC变换器系统设计为实现对风能的最大利用并保证风机可靠性．2

6、．1前级直流变压器设计需要对风机系统进行优化控制：额定风速以下进行双管正激变换器具有结构简单、可靠性高等优最大功率点跟踪控制(MPPrI、)_3_，额定风速以上进行点，作为交错并联结构使用时更是具有自动功率均主动失速控制_4I。定桨距风机简单可靠．但要实现较衡的能力以及输入输出的电流纹波小、滤波器体积大风速变化范围内的MPPT．风力机的转速变化较小的优点。变绕组交错并联双管正激直流变压器的大，发电机的输出电压，即后级直／直变换器输入电结构如图1所示压变化范围大此外，为了更好地掌握风机在失速区的气动特性．要求尽可能多的测量到低叶尖速比和—k●——’_⋯VDI6VDT高叶尖速比下的风机特性，即C

7、A曲线。简单的升降压式变换器很难同时满足这些苛刻的条件。Buck变换器的输出侧有滤波电感，若输出————上1J_．●VD8基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB210303)图1交错并联双管正激电路定稿日期：2009—10—16此处将其作为直流变压器用，占空比固定不变。作者简介：陈家伟(1986一)，男，重庆人，硕士，研究方向为电但绕组结构决定了只能通过匝比的设置实现升压或能变