一种新型高压永磁直驱风力发电变流器研究

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1、第48卷第2期电力电子技术Vo1．48，No．22014年2月PowerElectronicsFebruary2014一种新型高压永磁直驱风力发电变流器研究张钢，柴建云，刘志刚，阮白水(1．北京交通大学，电气工程学院，北京100044；2．清华大学，电机工程与应用电子技术系，北京100084)摘要：通过升压变压器并网的永磁直驱风力发电系统越来越不能适应机组容量日益增大的风电发展趋势。对此提出一种新型无变压器的高压永磁风力发电系统，给出主电路关键参数的计算方法，并对其中H桥级联逆变器的脉宽调制(PWM)方法进行了介绍，最后搭建了一个基于

2、三级级联的无变压器风力发电系统试验平台。验证了该方案的可行性。关键词：变流器；风力发电；永磁发电机中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)02-0001—03ResearchonaNewHigh·-voltagePermanentMagnetDirect·-driven舳dPowerGeneratorConverterZHANGGang~，CHAIJian—yun2，LIUZhi—gang~，RUANBai—shui(1．BeringJiaotongUnwen，Belling100044，China)

3、Abstract：Atpresent，permanentmagnetdirect—drivenwindpowergeneratorsystemwithtraditionalstep-uptransformercannotmeetthedevelopmenttrendsofthefastgrowingunitcapacity．Anewhigh-voltagepermanentmagnetwindpowergeneratorconvertersystemwithouttransformerisproposed．Thekeyparamete

4、rcalculationmethodofthemaincircuitispresented，andthepulsewidthmodulation(PWM)methodoftheHbridgecascadedinverterisintroduced．Finally．thetestplatformbasedonathreestageHbridgecascadedwindpowergenerationsystemwithouttransformerisbuilt．Thefeasibilityoftheschemeisvalidated．Ke

5、ywords：converter；windpowergeneration；permanentmagnetpowergeneratorFoundationProject：SupportedbytheSpecializedFundfortheBasicResearchOperatingExpensesProgramofCentralCollege(N0．2014JBM114)l引言2系统主电路拓扑对于陆上风电机组，升压变压器通常位于塔底，图1为新型无变压器高压永磁风力发电系统而发电机和变流器通常放在塔顶机舱内，其发出主电路【】。采用多绕组

6、永磁同步发电机，其相互的电能需通过电缆从塔顶传输到塔底。由于传输绝缘的各独立绕组为级联型变换器各单元模块提距离长，这种低压大电流传输方式不仅增加了电缆供隔离输入电源。每个单元模块包括整流升压和和配套开关成本。还造成传输电缆损耗及线路压降。逆变两部分。并网变流器采用H桥级联逆变器实现对于海上离岸型风电机组，容量一般都较大，为减高压输出，省去电网侧升压变压器。采用载波移相小线路损耗，需将沉重而庞大的升压变压器置于(CPS)PWM控制每个H桥逆变器开关器件【4．。塔顶机舱内。使机舱与塔筒的机械负荷显著上升，降低系统安全性和可靠性。总之，无论

7、对于陆上还匝是海上大容量风电机组．若能采用高压变换器直接输出并网。省去电网侧升压变压器．都将使整个系；：；：：统设计更合理、转换效率更高，应用前景广阔【1】。匝匝rh图1新型风力发电系统主电路基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助Fig．1Newwindgenerationsystemmaincircuit(2014JBMll4)图2为每个单元模块内部的拓扑结构。由机侧定稿日期：2013一ll一15作者简介：张钢(1982一)，男，重庆人，博士后，讲师，研正交功率因数校正(PFC)变换器、二次谐振支路究方向为大功率并网技术。(厶

8、，Cr)，以及H桥逆变器组成。第48卷第2期电力电子技术Vo1．48，No．22014年2月PowerElectronicsFebruary20143．2H桥逆变器直流二次谐振支路参数为减小H桥逆变器导致的直流电压二次脉