基于虚拟磁链风力发电并网变流器直接功率控制研究

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1、万方数据2011年2丹电子灞试Feb。2011第2期ELECTRONICTEsTNo．2基于虚拟磁链的风力发电并网变流器直接功率控制研究马晓娜。任一峰(中北大学信息与通信工程学院，太原030051)摘要：本文提出一种基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器直接功率控制策略，分析了其工作原理。由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率，因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器，该控制系统的结构为直流输出电压外环，功率控制内环。并针对传统虚拟磁链观测方法存在初始值选取以及气流偏移等问题，提出基于级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器。仿真

2、结果表明三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链控制运行具有良好的动、静态特性。关键词：虚拟电网磁链；PWM整流器；直接功率控制中图分类号：TP273文献标识码：AStudyondirectpowercontrolofgrid___。connected一■●converterstorwlnd—PowergenerationsystembasedonvirtualfluxMaXiaona，RenYifeng(SchoolofInformation&CommunicationEngineering，NorthUniversityofChina，

3、Taiyuan030051)Abstract：Adirectpowercontrolapproachbasedonvirtualfluxispresentedforthree——phasevoltagesourcePWMrectifier，anditsworkingprincipleisanalyzed．Sincethereactiveandactivepowersarecalculatedbyestimatingthevirtualflux，ACvoltagesensorsatnetsidecouldbeomitted．Thecon

4、trolsystemhasexternalclosed--loopcontrolofDCvoltageoutputandintemalclosed--loopcontrolofpower．TosolvetheinitialvalueandDCdriftproblemoftraditionalvirtualfluxobservationmethods，animprovedvirtualfluxobserverbasedontwoserialinertialfilterisproposed．Finally，thesimulativeres

5、ultsprovethegooddynamicandstaticperformanceofthePWMrectifierunderthevirtuallinefluxlinkagevectorKeywords：Virtualline—‘flux—’linkage；PWMrectifier；directpowercontol型万方数据0引言在可再生能源开发利用的风力发电技术中，一种交流励磁变速恒频双馈发电系统正在得到广泛应用11-2]其发电机的励磁变频器应具有良好的输入、输出特性，同时还必须有功率双向流动的能力，因而常采用PWM整流。经

6、过多年发展，三相电压型PWM整流器的控制方法已经从最初的直接电流控制发展到基于旋转坐标变换理论的定向控制方法，近些年又研究出了基于虚拟磁链的控制方法131。引入的虚拟磁链无需检测电网电压，省去了交流电压传感器，同时提高了可靠性。本文对基于虚拟电网磁链直接功率控制系统进行了理论分析，并建设基于MATLAT，simulink环境下的仿真模型，对系统进行仿真。1基于虚拟磁链直接功率控制系统理论分析1．1交流电机中磁链的概念交流电机是一个非线性，多变量，强耦合的系统H1。取三相定转子轴线如图1所示，并假设电压、电流、磁链的正方向符合右手螺旋法

7、则，可以取到绕组磁链的表达式为：缈=LXI(1)巴C图1交流电机定转子ABC坐标系统1．2虚拟电网磁链估算图2是PWM整流器的主电路，它与变频器供电三相交流电机定子电路有着很大的相似性。／t，、图2PWM整流器主电路PWM整流器中的电网电压相当于交流电机的气隙磁场在定子绕组中产生的感应电势，电抗器的电感和电阻分别相当于电机定子绕组的漏感和电阻嘲。因此，可以将PWM整流器看成一台无限大由变频器供电、以同步转速恒速运行的、定子电阻和漏感分别为R和L的同步电机。设三相电网电压平衡，忽略进线电抗器和线路的电阻R，则PWM整流器在a—B坐标系下

8、的电压方程为㈣：卜￡糕％[＆一扣&)]h=三争G3v⋯(s训(2)式中：Sa，Sb，Sc是三相桥臂开关函：Sk=O表示相应桥臂下管导通，上管关断，Sk=l为相应桥臂上管导通，下管关断；(k=a，b，c)；“q，甜p，t，