大功率直驱风力发电并网变流器主电路研究

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1、第46卷第1期电力电子技术Vo1．46．No．12012年1月PowerElectronicsJanuary2012大功率直驱风力发电并网变流器主电路的研究王宝石，谷彩连(沈阳工程学院，辽宁沈阳110136)摘要：全功率变流器是直驱风力发电系统的重要组成部分，可将发电机发出的能量更好地并网。这里对直驱并网变流器主电路的设计进行了研究，包括电网网侧滤波器和电机侧滤波器的设计及计算、共模电压的消除。最后，基于网侧和机侧的控制理论和所提出的设计方案，利用Matlab对其控制方法进行了仿真，并通过1．5MW直驱风力发电机组并网变流器样机的实验平台进行了互馈实验．实

2、验结果证明了设计方法的可行性。关键词：并网变流器；直驱；滤波器中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-100X(2012)O1—0004—03DevelopmentoftheGrid-converterforHjghPowerPermanentMagnetDirect．drivenWindTurbineWANGBao．shi．GUCai—lian(ShenyangInstituteofEngineering，Shengyang110136，China)Abstract：Thispaperstudiesthemaincircuitofthedi

3、rect-drivengrid—convener．Powersupplycircuitdesignofcontentincludesthedesignmethodofline—sideLCLfilterandthegenerator．sidedu／dtfilter．山eeliminationofcommonmodevoltage，thebrakeunit，thepre—chargingcircuitandthecontrolsystem．Finally，basedonthecontroltheoryandthedesignscheme，simulating

4、thecontrolmethodsusingMadab，andthroughtheexperimentsofthefull-scalepowercon—verterfor1．5MWpermanentmagnetdirect—drivenwindturbine．itdemonstratesthatthedesignmethodisfeasible．Keywords：grid-convener；direct—driven；filterFoundationProject：SuppoaedbytheNaturalScienceFoundationofLiaonin

5、gProvince(No．201102161)1引言2直驱风电并网变流器主电路的设计对于直驱同步风力发电系统，其叶片直接与2．1电网侧滤波电路的设计永磁同步发电机相连，由于发电机的转子极对数三相电压型PWM整流器输出的电压为PWM较多，因而可以不需要齿轮箱来提速。永磁同步发波，要实现并网必须要求滤波。传统的网侧滤波器电机的定子侧直接与变流器相连，通过机侧变流一般为L型滤波器【．但随着功率等级的提高。开器把发电机发出的功率传到直流侧．然后再通过关器件开关频率下降，要想满足抑制谐波的要求．网侧变流器把功率直接并入电网。需要的电感量会很大。大的电感量不仅会增大变

6、直驱电机侧变流器与永磁同步发电机的定子流器的体积．增加变流器的成本．还会使得变流器侧相连，通过对其控制，来实现最大风能的捕获。电流调节的速度变慢。用LCL滤波器代替传统的对于直驱风电并网变流器，有很多关键的技术需L型滤波器，可有效减小电感量的总值。减小体积要研究，如变流器主电路的电网侧滤波器、电机侧和成本，且其对高频信号的抑制作用更加明显[3]。滤波器、共模抑制电路等。对于大功率直驱风电全图1示出网侧变流器采用的LCL滤波器结功率并网变流器，由于其功率等级不断提高．因此构，其中为变流器侧电感，cf为滤波电容，为其开关器件的额定电流越来越大【1]。目前虽然有

7、变压器漏感。大功率的IGBT器件，但其成本往往很高．因而需要对大功率并联技术进行研究。丁T漏感￡2电网等效电压源仉“a工l1：工21PUUb￡12A^邱基金项目：辽宁省自然科学基金项目(201102161)“cLI3：血fz,~ec定稿日期：2011—12—02Cfl作者简介：王宝石(1980一)，男，辽宁铁岭人，硕士研究生，．亡工丁-工程师，研究方向为电力系统新能源及分布式发电。图1网侧变流器LCL结构图4大功率直驱风力发电并网变流器主电路的研究当电压源整流器工作在单位功率因数时。由2．2电机侧du／dt滤波器的设计“矢量三角形”可知：对于PWM变流器长

8、线驱动电机在电机侧产+(。l，m)=(1)生电压反射的问题[4]。