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1、第28卷第4期电力自动化设备Vol.28No.42008年4月ElectricPowerAutomationEquipmentApr.200877永磁直驱风电系统变流器拓扑分析1,211胡书举,李建林,许洪华(1.中国科学院电工研究所,北京100080;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:永磁直驱风电系统变流器为永磁同步发电机和电网的接口,对其常用的拓扑进行了详细的分析和说明,包括不控整流+逆变器、不控整流+DC/DC变换+逆变器、背靠背双PWM变换器等拓扑,对其工作原理、应用和优缺点进行了介绍和对比,并针对风电机组对大功率变流器的需求,对大功率拓扑结构的特性和应用进行
2、了详细的介绍。不控整流+Boost变换+并网逆变器和背靠背双PWM变换器2种拓扑是目前的优选方案,多电平变换器因其优良的性能将具有良好的发展前景。关键词:直驱式风电系统;永磁同步发电机;变速恒频;双PWM变换器;多电平变换器中图分类号:TM764文献标识码:A文章编号:1006-6047(2008)04-0077-05需要齿轮箱,机械损耗小,效率高,便于维护,不需要0引言外部励磁,在低风速下也可以高效率发电,并且易于实现电网电压故障条件下风电系统的不间断并网运在目前的变速恒频风电系统中,使用双馈感应发[2]行,因而永磁直驱风电系统的发展非常快。电机DFIG(Doubly-FedIn
3、ductionGenerator)的双馈全功率变流器作为永磁直驱风电系统与电网的式系统占据主流地位,而使用永磁同步发电机PMSG接口,其结构的选择对PMSG变速恒频运行性能至(PermanentMagnetSynchronousGenerator)的直驱式关重要,目前其容量从几千瓦到几兆瓦,最大单机容系统也正在得到越来越多的应用。双馈式系统,其量为5.5MW。国内外对双馈式系统变流器的研究变流器容量只占系统额定功率的30%(滑差功率)左[3]较多,但有关直驱式系统变流器的综合论述还较右,电机高速运行,体积和重量较小,因而具有较低少。用于永磁直驱风电系统的变流器,应满足当风的成本;直
4、驱式系统需要全功率变流器,变流器容量速变化时,能向电网或负载提供优质的电能,输出电即为系统额定功率,所需的低速PMSG体积和重量压(电流)正弦,谐波含量少,功率因数高;并尽可能[1]较大,因而具有较高的成本。但是双馈式系统需要地使风电系统运行在变速恒频状态,最大限度地捕增速齿轮箱,大量应用表明,齿轮箱是风电系统中最获风能,尽可能提高变流器输入侧的功率因数,以提容易发生故障的组件之一,并且维护复杂,噪声较大;高发电机的运行效率,降低电机损耗;随着风电机组永磁直驱式风电系统采用低速PMSG,结构简单,不容量的不断增大,变流器需要具有对电网故障的适[4]收稿日期:2007-03-19;修
5、回日期:2007-07-18应能力和隔离电网故障对发电机影响的功能。现基金项目:中国博士后科学基金项目(20060390092)对永磁直驱风力发电系统变流器的拓扑结构进行详!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!DiscreteanalysisofstabilityforPSSandSVCinelectricpowerplantauxiliarysystem11,213GONGJinxia,LIUYulei,XIEDa,ZHANGYanchi(1.ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,
6、China;2.EastChinaElectricPowerDesignInstitute,Shanghai200063,China;3.ShanghaiDianjiUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Forthecoordinationbetweendevices,thediscretemathematicalmodelsofPSS(PowerSystemStabilizer),SVC(StaticVarCompensator)andgeneratorwithexcitationsystemareestablishedforthepo
7、werplantauxiliarysystem.TheinteractionbetweenSVCandPSS,whichareoperatingcorrelativelyandclosely,isstudiedandthewaystoimprovetheirstabilityareresearched.ItispointedoutthatthedesignofSVCcontrollermustconsidertheinfluenceoftheamplification
