并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其變流技術(shù)的研究

　　大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電是高效大規(guī)模利用風(fēng)能最經(jīng)濟(jì)的方式，己成為當(dāng)今世界風(fēng)能利用的主要形式。但是，現(xiàn)存的大功率并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用包含提速齒輪箱的定速恒頻的運(yùn)行方式，存在運(yùn)行效率低、噪音和機(jī)械損耗大等缺點(diǎn)。因此，能夠在額定風(fēng)速下跟蹤風(fēng)能最大功率點(diǎn)的大功率直驅(qū)并網(wǎng)型低速永磁同步發(fā)電機(jī)組正成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。本文對(duì)其中的大功率變流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其最優(yōu)控制策略進(jìn)行了研究。

　　本文首先對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作原理、組成和分類進(jìn)行了介紹。接著比較了現(xiàn)存的各類型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而得出低速永磁同步發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)越性。文章在比較此種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三種類型變流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種在考慮現(xiàn)有開(kāi)關(guān)器件功率水平的情況下符合大功率直驅(qū)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求的變流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即采用 “六相不控整流+兩個(gè)并聯(lián)的升壓斬波+兩個(gè)并聯(lián)的三相 SPWM逆變”的電路結(jié)構(gòu)，并對(duì)其各部分電路的工作原理進(jìn)行了分析。然后，文章對(duì)變流電路中兩個(gè)并聯(lián)的升壓斬波電路的控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);對(duì)其中兩個(gè)并聯(lián)的電壓源型SPWM逆變器可采用的間接電流和直接電流兩種控制方法的原理進(jìn)行了深入的分析，對(duì)其實(shí)現(xiàn)給出了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了較全面的比較。并且在 PSIM 仿真軟件中分別結(jié)合這兩種控制方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了貼近實(shí)際情況的仿真研究，仿真結(jié)果表明采用直接電流控制方法時(shí)比采用間接電流控制方法不論在動(dòng)態(tài)響應(yīng)、抗干擾能力，還是在抑制并聯(lián)逆變器存在的環(huán)流問(wèn)題上都有明顯的優(yōu)越性，從而在理論分析和仿真試驗(yàn)中都得出了直接電流控制方法是本文所提出的變流電路的最佳控制方法。最后，文章對(duì)基于直接電流控制方法的變流電路的控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)做了初步的設(shè)計(jì)，列出了控制系統(tǒng)硬件原理圖和主要軟件流程圖，可作為今后實(shí)際裝置開(kāi)發(fā)的參考。