永磁直驱风电系统网侧逆变器的建模及控制策略.pdfVIP

永磁直驱风电系统网侧逆变器的建模及控制策略 李瑞1 李广军 徐壮 徐殿国 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨 150001 1) Email ：155099467@163.com 摘 要 本文分别建立了永磁直驱风电系统网侧逆变器在三相静止坐标系和同步旋转坐标系中的开关模型，得出了其等 效电路，并基于上述模型对网侧逆变器的控制策略进行了设计，使其在维持直流母线电压稳定的同时，还起有功功率和无功 功率解耦的作用。最后，基于一组永磁直驱风电平台进行了实验验证，证明了网侧逆变器开关模型及控制策略的正确性。 关键词 永磁直驱风力发电，网侧逆变器，建模 1．引言 波作用；电容后级接网侧逆变器，它实际上是由六个 首近年来，由于能源的日益紧缺、环境问题的突 绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor, 出和电力电子技术及器件的进步等因素，风力发电得 IGBT)组成的三相桥；L 为网侧逆变器三相电感；R 为 到了不断的发展。在风力发电的各种方案中，永磁直 包含电感电阻在内的每相线路电阻；e 、e 、e 分别为 a b c 驱风力发电系统以其优越的性能日益成为研究及应用 电网三相电压。 器 的热点。它省去了齿轮箱和滑环，降低了体积、成本 换 ig 变 和噪声，并提高了可靠性，同时维护成本大大降低； 侧 机 采用永磁体励磁，不存在转子铜损，提高了发电效率； + ia R ea C ib eb PMSG U O 由于电机和电网之间通过变流器连接，低电压穿越问 dc ic ec _ 题容易解决；通过最大功率点追踪(maximum power L point tracking, MPPT)技术，可充分利用风能，进一步 N 提高了发电效率[1-3] 。 在永磁直驱风力发电系统中，由于风速是变化的， 图1 系统结构 因此永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator, PMSG)发出的交流电幅值和频率都是变化 3 ．模型分析 的，必须由机侧变换器将其整流为直流，然后再由网 侧逆变器将其逆变为幅值、频率、相位与电网都一致 3.1 三相静止坐标系下模型分析 的交流电