兆瓦级直驱式永磁同步风力发电控制系统研究

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1、2011年2月15日现代电子技术Feb．2011第34卷第4期ModernElectronicsTechniqueVo1．34NO．4兆瓦级直驱式永磁同步风力发电控制系统研究王仲勋，沈锦飞(江南大学，江苏无锡214122)摘要：永磁直驱风力发电系统与双馈交流励磁风力发电系统相比较，具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。采用“不控整流+升压斩波+PWM逆变”的变流技术，推导了发电机转速变化和DC／DC环节上功率开关器件占空比变化之间的关系，研究了利用占空比调节来进行最大功率点跟踪的新方法。该系统可实现最大风能跟踪控制以及变速恒频发电运行，并对系统进行了仿真和实验

2、，实验结果证明了系统的可行性和正确性。关键词：永磁直驱；风力发电；最大功率点跟踪；PWM逆变中图分类号：TN919—34文献标识码：A文章编号：1004373X(2011)04—0201-03ControlSystemofPermanentMagnetSynchronousWindPowerGeneratorwithM、V-levelandDirect_drivenWANGZhong—xun。SHENJin—fei(JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Comparedwiththedouble-feedACexc

3、itedwind—powergenerationsystem，thedirect—drivenpermanentmagnetsynchronouswind—powergenerationsystempossessessuchfeaturesassimplestructure，highgenerationefficiencyandgoodoperationreliability．The”uncontrollablerectifier+boostchopper+PWMconverter“areadoptedinconversionsystem．Therelationsh

4、ipbetweendutycyclevariationofpowerswitchelementsinaDC／DClinkandvariationofgeneratorspeedisanalyzed．Anewmethodforadjustingthedutycyclevariationformaximumpowerpointtrackingistested．Usingthepro～posedgenerationsystem，themaximumWind—energytrackingcontrolaswellasthevariablespeedconstantfrequ

5、ency(VSCF)powergenerationcanbeimplemented．ThesimulationandExperimentresultshavebeencarriedouttoverifythefeasibilityandcorrectionoftheproposedsystem．Keywords：permanentmagnetdirect—driven；windpowergeneration；maximumpowerpointtracking；PWMconverter目前风力发电机组的发电量正在不断增加，对发电网型风力发电系统，系统采用“不控整流+升

6、压斩波+机组可靠性和效率要求也在不断提高口]。永磁同步发PWM逆变”的变流电路，该系统拓扑结构如图1所示。电机在转子转速较低时仍然可以工作，直接耦合，省去齿轮箱，提高了效率，减少了维护工作，并且降低了噪音。另外直驱永磁风力发电系统不需要电励磁装置，具有重量轻，效率高，可靠性好的优点l2]。同时，随着电力电子技术和永磁材料的发展，成本在不断下降，使得直驱永磁风力发电系统脱颖而出，具有很好的发展前景_3J。本文采用变速永磁直驱同步风力发电系统，该系图1兆瓦级直驱风力发电系统结构统采用与风力机直接相连的多极低速永磁同步发电机，1．1永磁同步发电机和二极管整流电路采用不控整

7、流、boost升压和可控逆变作为并网电路，在图1中，发电机采用的是相位差3O。的6相永磁并阐述了它的运行控制，提出了一种改进的最大功率点同步发电机，采用6相不可控整流桥对其进行12脉波跟踪算法，最后对系统进行了仿真和实验，仿真和实验整流。6相l2脉波不可控整流电路的输出电压为3相结果证明了所提系统的有效性。间线电压在5n／12～77／12和177c／12～21／12之间的1主电路拓扑结构波形的叠加]。因此，整流后的输出电压为：c1Ⅱ；12一U0一I√2己，仙sinfd￡一一1．3979UAB(1)本文研究的对象是额定功率为1．2Mw的直驱并J5rr／l21．2斩