基于小型风电系统电流源型逆变器控制研究

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1、第45卷第8期电力电子技术Vo1．45．No．82011年8月PowerElectronicsAugust2011基于小型风电系统电流源型逆变器的控制研究茆美琴，徐斌，张邵波，刘福炎(教育部光伏系统工程研究中心，合肥工业大学能源研究所，安徽合肥230009)摘要：当电流源型逆变器应用于分布式发电并网风电系统时，由于直流侧电流波动较大，传统的控制算法在实际应用时难以满足对高质量并网电流的要求。针对一种基于高电感永磁同步电机(PMSG)的小型直驱风力发电系统中电流源型逆变器．提出一种闭环动态控制策略来

2、控制并网电流的波形和幅值，在理论上对该控制策略进行了详细地分析，并通过实验进行验证。结果表明，在直流电流波动较大的情况下，该控制策略能使逆变器输出电流THD较低同时其幅值能准确地跟踪指令。关键词：风力发电；电流源型逆变器；闭环控制中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2011)08-0078-03ControlfortheSmallWindTurbineSystemBasedonCSIMA0Mei—qin，XUBin。ZHANGShao—bo，LIUFu—yan(Res

3、earchCenterforPhotovohaicSystemEngineeringofn￡ofEducation，InstituteofEnergyResearch，Hefei230009，China)Abstract：DCinputeurrentofcurrentsourceinverters(CSI)fluctuatesdramaticallyindistributedgenerationapplica·tionssuchasinawindgenerationsystem．Therefore

4、，thecontrolofahighqualityd·connectedoutputcurrentoftheCSIisimpossibletOmeettherequirementofthetraditionalcontroltechnology．Thispaperpresentsadynamicclosed—loopcontrolstrategytocontrolbothwaveformandamplitudeofoutputcurrentofCSIfedtothegridforCSIofsmal

5、lscaledirectdrivewindgenerationsy~emsbasedonhigh—inductancepermanentmagnetsynchronousgenerator．Theproposedcontrolstrategyisanalyzedindetailintheoryandvalidatedbyexperimentresults．Keywords：windgeneration；curentsourceinverter；closed—loopcontrolFoundatio

6、nProject：IntemationalCooperationProjectGrantedbytheMinistryofScienceandTechnologyofPRC(No．2007DFAO5Z240)1引言由于没有直流电感，因此，波动较大，并导致并网电流畸变．使得传统控制方法在实际应用中难以风电作为当前最经济、最有实用价值的可再满足要求l31。生能源形式之一，已成为一门专业技术。针对小型为解决上述问题．提出了基于实时占空比计风力发电并网系统的设计要求和现有小型并网发算的开环控制算法来控制并

7、网电流。但该方法在电拓扑所存在的问题，文献[1】提出一种基于高电实际应用中计算复杂．同时．滤波器参数的不确定感PMSG的小型直驱风力发电系统的新型电流源导致并网电流幅值与指令存在误差。并且抗扰动逆变器拓扑．该拓扑具有如下优点[21：输出电流容性较差【4】．因此。这里提出了一种闭环动态控制策易控制：易于实现过流和短路保护．工作更加稳定略，并在理论上对该控制策略进行了详细分析。最可靠：高电感电机具有电压提升作用，可允许直流后通过实验进行了验证。侧供电电压较低，从而扩大了可利用风速范围：省去了中间直流环

8、节的储能电感．有利于减小变流2控制策略器装置体积，降低风力发电系统成本。在风电并网图1为新型电流源型小型风力系统拓扑。系统中．并网电流最大THD应小于5％．但在实际系统中高电感电机和不控整流组成的直流电流源基金项目：国家科技部国际合作项目(2o07DFAO5Z240)定稿日期：201l一06—15I作者简介：茆美琴(1961一)，女，安徽芜湖人，教授，研究方向为电力电子技术与可再生能源发电。图1新型电流源型小型风电系统拓扑78基于小型风电系统电流源型逆变器的控制研究图2为在图1基础