基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略

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1、第24卷第3期电力科学与技术学报Vo1．24No．32009年9月JOURNALOFE皿CTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLOGYsep．2009基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略宋战锋，夏长亮(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：将矩阵变换器的输入和输出变量映射到双馈风力发电系统定子磁链定向的幽坐标系，提出双馈风力发电系统定子磁链定向的调制策略，得到零序分量传递方式的结论；明确调节过程的物理意义，简化各开关占空比的计算过程，在保证输入功率因数可调的情况下，实现

2、双馈风力发电系统有功、无功解耦控制，抑制输出电压、电流的谐波分量．并在一台矩阵变换器励磁的4极双馈风力发电系统应用上述调制策略．结果表明：该调制算法具有良好的动态性能，能有效改善风力发电系统输出电能质量，减少对电网的谐波污染，具有工程实用价值．关键词：矩阵变换器；双馈风力发电系统；调制策略；定子磁链；谐波抑制中图分类号：TM614；TK83文献标识码：A文章编号：1673—9140(2009)03-0010-05Anovelmodulationschemeformatrixconvertersofdoubly-

3、fedinductiongenreratorsbasedonstatorfluxSONGZhan—feng，XIAChang—liang(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：The由modelofmatrixconverterbasedondoubly—fedwindgeneratorisestablished，andaflux—orientedmodulationsc

4、hemeofthematrixconverterisproposedinthispaper．Bythisstrategy，thedutycycle0feveryswitchiseasytobecalculatedforclearphysicalmeans，andtheinputpowerfactorisflexi—ble．AnimportantconclusionaboutthezerocomponenttransmissionmannersinMatrixconvertersisdrawn．Theactive

5、andreactivepowercanbecontrolledrespectivelyandharmoniccanbesuppressedbythismethod．Themodulationschemeisusedinafourpolesdoublyfedwindgenerator．Thevalidityoftheflux—orientedmodulationschemeisverified．Keywords：matrixconverter；doubly—fedinductiongenerator；modula

6、tionscheme；statorflux；harmonicsuppression收稿日期：2009-06-12基金项目：国家杰出青年科学基金(50825701)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET一06—0246)；国家自然科学基金(50777044)；天津市科技支撑计划重点项目(O8zcKFGxO34oO)；天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目(07JCZDJC09400，08JCZDJC17600)通讯作者：夏长亮(1968-)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事电机系统及其控制的研究；E-ma

7、il：clxia@tin．edu．cn第24卷第3期宋战锋，等：基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略ll在诸多风力发电形式中，双馈风力发电系统(DFIG)仅转子绕组需要通过功率变换器传递能量，更适合向大型化发展¨】．大型双馈风力发电系统中，功率变换装置性能对输出电能质量的影响不容小觑，目前普遍采用a-S^I交——直——交结构的功率变换器，该装置需要大容量的直流贮能电容，增加了变频器的体积和成本．S相比之下，矩阵式变换器作为一种新型的交——交S变频器，具有显著优点：无直流环节，动态响应快；传图1基于矩

8、阵变换器的双馈风力发电系统结构输能量密度大，体积小；输人功率因数可调，且与负Figure1Doubly-fedinductiongenerator载特性无关，对电网无谐波污染；使用双向开关，能basedonmatrixconverter够实现四象限运行等．由此可以看出矩阵式变换器是一种控制性能优良的新型变频器，并且随着大功。Ac(入，9)口：·()率电力电子器件的发展和对控制方法研究的