基于新颖整流器直驱式风力发电改进研究

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1、第46卷第7期电力电子技术Vo1．46．No．72012年7月PowerElectronicsJuly2012基于新颖整流器的直驱式风力发电改进研究邹惠林，张晓逵(四川师范大学工学院，四川成都610101)摘要：对比分析了传统直驱式风力发电系统硬件拓扑结构．在对Vienna整流器工作原理进行论述的基础上．对系统整流侧硬件拓扑结构进行了改进．并将其应用于直驱式风力发电系统。运用Matlab／Simulink平台搭建了系统仿真模型，分别在恒定负载和变负载情况下对Vienna整流器进行仿真，并对仿真结果进行了分析研究。最后通过搭建基于Vienna整流器的直驱式风力发电系统平台进行实验，验证了改

2、进后系统的优越性和可行性。关键词：整流器；直驱；风力发电；三电平变流器中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)07—0010—02ResearchontheImprovementofDirect-driveGenerationSystemBasedonViennaRectifierZOUHui—lin．ZHANGXiao．kui(TechnologyInstituteofSichuanNormalUniversity，Chengdu610101，China)Abstract：Comparativeanalysisofthetraditionalhard

3、waretopologyofdirect-drivewindpowergenerationsystemismade，andthehardwaretopologyofthesystem’srectifiersideisimprovedandputintothedirect-drivewindpowergenerationsystem，basedonthediscussingoftheViennarectifier’Sworkingprinciple．Thesystem’SsimulationmodelisbuihusingtheMatlab／Simulinkplatform，theVien

4、narectifierissimulatedundertheconditionofconstantandvari—ableload，andthesimulationresultsareanalyzed．Afterthetestingofexperiment，usingViennarectifierinthedirect—drivegenerationsystem，andtheresultsprovetheadvantagesandfeasibilityofthisimprovedsystem．Keywords：rectifer；direct-drive；windpowergenerati

5、on；three—levelinverter1引言2传统三电平系统结构对比分析现阶段普遍使用的直驱式风电变流器主要有(1)不可控整流+交错Boost升压+逆变器结构不可控整流+交错Boost升压+逆变器结构和背靠系统拓扑结构[1]中间的交错Boost升压电路，能背双PWM结构两类。前者前端属于不可控整流，够解决同步发电机在低风速时输出电压较低的问输出波形较差，直流母线电压稳定性较差；后者前题。但由于整流器属于不可控整流，输出波形谐波后均采用PWM变流器。可实现能量的双向流动。含量较高，无法实现单位功率因数控制。且前端采用可控整流能实现单位功率因数控制．(2)背靠背双PWM变流器拓扑结构此

6、系统直流母线电压稳定性好。整流侧和逆变侧均采用三电平结构，具有输出电根据直驱式发电的特点，整流侧变流器不需压电流正弦度高、功率因数高、谐波含量低等优要能量的双向流动．因此这里在采用三电平变流点．但直驱式风力发电系统的特点是整流侧能量器的基础上．对传统的整流器结构进行了改进．即不可双向流动。因此整流侧也使用三电平结构从在对比分析两种传统直驱式风力发电系统硬件拓硬件角度讲是一种浪费，因此提出了改进的基于扑结构的基础上。引入一种新颖的Vienna整流Vienna整流器的直驱式风力发电系统。器．既省去了传统直驱式风力发电系统中的Boost3拓扑结构及控制策略电路，提高了功率因数，又降低了成本。最

7、后通过图1示出基于Vienna整流器的三电平变流仿真和实验验证了系统的有效性和优越性。器拓扑结构。可见，该基于Vienna的三电平Boost整流器由3个桥臂组成．其中每个桥臂包含4个定稿日期：2011—12—13功率二极管和2个可控关断的功率器件。其运行作者简介：邹惠林(1964一)，男，贵州遵义人，工程师，研究原理为：就桥臂I而言，当开关VS，VS心开通时，方向为电力传动与风力发电技术。整流器的a相输入端u被箝位于直流母线中点1O