风力发电并网原理风力机叶片中国风力发电创始人

　　择要 以永磁直驱型风力发电体系为研讨工具，针对其变流器构造和掌握战略停止了研讨。经由过程挑选最优双PWM“面对面”变流拓扑构造，并接纳进一步进步了风力发电体系的并网机能。成立了输出功率为10 kW的并网体系仿真模子风力机叶片，考证掌握战略的准确性。成果表白，基于的“面对面”变流拓扑具有构造公道、掌握战略新奇的长处，在包管直流侧电压不变的同时，电网电流谐波畸变率低、波形优良，可以完成单元功率因数并网，满意并网请求。

　　为简化阐发，凡是假定电网电动势是正弦波且三相安稳，网侧滤波电感线性各相的数值都相称，开关管为无导通消耗的幻想开关。电网三相电动势记作ea、eb、ec;电网三相输出电流记作ia、ib、ic，L为滤波电感;等效电阻的总值记为R;C是直流侧的电容;udc是直流侧的电压值。为便利阐发开关形态，用Sa、Sb、Sc别离暗示逆变器的3个桥臂;上桥臂导通下桥臂关断用“1”暗示，反之用“0”暗示。在两相静止坐标系中，网侧电动势暗示为e、e;交换电流值暗示为i、i;开关函数暗示为S、S。

　　值得留意的是，Hq的巨细可影响逆变器谐波电流、均匀开关频次和功率跟踪才能，可知有功、无功功率的滞环宽度很主要。

　　仿真获得网侧相电压、电流波形，由图11所示，可知电网侧电压和电流的相位是相反的，逆变器很好地事情于向电网传输电能有源逆变的形态，然后对单相电流停止一个周期内的THD阐发波形如图12所示，相电流波形靠近于正弦波，THD=3.20%谐波重量较低，可满意并网请求。瞬时有功功率和无功功率值如图13所示，瞬时有功功率在10 kW四周颠簸，瞬时无功功率在0值四周，调理才能强、颠簸小可以较好地跟踪给定值。

　　本文经由过程挑选“面对面”变流拓扑构造和接纳间接功率掌握战略进一步提拔风电体系的并网结果。选用的网侧逆变器和机电侧整流器能够零丁停止阐发和研讨，按照仿真可知，基于间接功率掌握战略的变流器能够完成单元功率因数并网、网侧电流波形靠近正弦波、谐波畸变小、直流电压可以连结恒定;接纳间接功率掌握战略的风电体系具有呼应快、不变性好、构造简朴的长处。进步了电能质量和电网的不变性，而且两侧电路的设想和掌握办法相似易于DSP停止数字化掌握，对风力发电手艺的开展供给了参考。

　　(4)按照Sp、Sq、n停止矢量开关表的查找来挑选所需的Sa、bS、Sc，用于驱动主电路的开关管。

　　发机电收回的交换电起首颠末整流酿成直流电，为不变直流侧电压接纳电压外环、功率内环的双闭环掌握战略，成立基于间接功率掌握的机侧整流器仿线可知，相电压和相电流同相，处于单元功率因数的整流形态风力机叶片，具有较快的静态呼应。由图9可知，间接电压不变在给定参考值，具有较强的抗负载扰动才能，整流结果优良。

　　为更好地进步风能操纵率，优化并网的机能，机侧整流器和网侧逆变器都接纳了间接功率掌握战略。间接功率掌握(DPC)经由过程及时对电网电压和电流检测，并将瞬时有功、无功功率值计较出来，然后经由过程与给定的有功功率和无功功率值比力，从而到达将瞬时功率掌握在许可的范畴内，进而完成把瞬时有功、无功电流掌握在许可范畴内。

　　(3)功率滞环比力器。可由软件编写或搭建施密特电路来完成，分为有功功率滞环比力器和无功功率滞环比力器两种，输入别离为瞬时有功、无功功率给定值，瞬时有功、无功功率差值△p，△q，比力器的输出为形态量Sp、Sq，他们暗示有功、无功功率偏离给定值的形态;图5所示为功率滞环比力器的滞环特征，可得在差别输入状况下Sp和Sq的数值，此中，图5(a)为有功功率，图5(b)为无功功率，详细形貌以下。

　　跟着电力电子手艺的不竭开展，新型的掌握战略得以不竭出现，此中的间接功率掌握手艺(DPC)将交换侧瞬时有功、无功功率作为被掌握量间接停止功率的闭环掌握，比拟矢量掌握手艺，无需庞大的坐标变更，算法和体系构造简朴，而且可完成单元功率因数并网，具有优良的静态机能，开展潜力大。

　　双PWM“面对面”全功率变流构造如图1所示，体系接纳两个PWM变流器，该体系固然构造庞大且需求的IGBT数目多，但具有较强的通用性，而且机侧整流器和网侧逆变器的掌握办法、电路设想类似。因为机侧整流器和网侧逆变器由中心电容链接，相互的掌握是别离、自力的，以是中心环节能够被以为是一个不变的直流电压源。经由过程对机侧整流器和网侧逆变器的掌握使风电体系发生的电能高质量地并入电网中。

　　式(5)中，当i(0)=i，当Ur挑选U6(101)时，i将沿着U-Ur标的目的趋近ir，则肯定SaSbSc=101，i在其他地位一样阐发，获得开关表如表1所示风力机叶片。此中，设置的零空间矢量是为了削减开关通断次数。

　　(1)利用交换电压、电传播感器测得相电压ea、eb、ec和相电流ia、ib、ic，经由过程计较得出瞬时有功、无功功率p和q，同时将相电压转化成两相静止坐标系中的e、e计较出扇区旌旗灯号n中国风力发电开创人。

　　(1)瞬时功率计较。接纳两相静止坐标系下的数学模子，将检测到的三相电压ea、eb、ec和电流ia、ib、ic，颠末C3s/2s矩阵变更获得e、e和i、i，计较出瞬时有功、无功功率。

　　(4)开关矢量表的构成。Sa、Sb、Sc的取值组成了一个开关表，代表着体系所需的开关形态，从而驱动逆变器的开关行动，根本电压矢量U0～U7对瞬时功率变革的影响差别。为了可以挑选公道的电压矢量，能够按照功率偏差的值来判定电压矢量对瞬时有功功率和无功功率的影响。按照三订交流电压矢量的地位和滞环比力器的输出旌旗灯号来界说开关表，已知根本电压矢量，也就已知开关形态Sa、Sb、Sc，而输出电压矢量U由Sa、Sb、Sc及udc决议。阐发思索输出电感等效电阻三相电压型变流器主回路，可得

　　风能作为资本丰硕的干净能源使风力发电占有了主要职位，因为削减齿轮箱构造可以进步体系的牢靠性，今朝风电范畴遍及选用永磁直驱型同步风力发电体系。为使机侧整流器和网侧逆变器可以自力掌握，从而完成更多的功用和加强通用性，接纳双PWM“面对面”变流拓扑构造。风力发电体系的变流器次要指机侧的整流器和网侧的逆变器，经由过程对机侧整流器的掌握来进步风能操纵率中国风力发电开创人，而且使输出的直流电压连结在恒定值;经由过程对网侧逆变器的掌握来完成单元功率因数并网，输出不变的高质量电能，从而进步电网的不变性。为满意风电并网请求和进步整机的事情服从，其掌握手艺和战略成为次要研讨标的目的。

　　为考证体系运转的不变性和掌握战略的准确性，在Matlab/Simulink仿真情况下成立了输出功率为10 kW的风电体系仿真模子风力机叶片，此中，机侧整流器接纳双闭环掌握战略来连结直流电压的不变，进而作为网侧逆变器的直流输入电压。网侧逆变器采勤奋率环停止单环掌握，将输入的不变直流电逆酿成可以满意并网请求的交换电，上面对机侧整流器和网侧逆变器别离停止仿真阐发。体系仿线 kW;电网的输出线 mH;等效电阻R=0.1 ;电容C=4700F;负载电阻RL=36 ;直流母线 机侧整流器仿真阐发

　　(3)将p与pref停止做差比力获得的差值送入有功功率滞环比力器，再将q和qref的差值送入无功功率滞环比力器中，滞环比力器的输出就是形态旌旗灯号Sp、Sq的值。

　　电压定向间接功率掌握体系经由过程查找开关表来掌握变流器，双环掌握体系里的功率内环是用于对有功中国风力发电开创人、无功功率停止间接掌握，而直流电压外环的感化是为了不变直流侧的电压，详细道理如图3所示。

　　(2)直流侧经由过程电压闭环掌握使直流母线电压跟踪指令值，并将直流母线电压偏差经PI调理的输出与直流母线电压的乘积作为瞬时有功功率的给定值pref无功功率给定值qref设定为0。

　　(2)交换电压矢量扇区分别。为了肯定电压矢量位于哪一个扇区内，需求对扇区停止分别，这里接纳将平面扇区平均地分为12个相称的部门，顺次是1～12详细地位如图4所示，相角范畴n能够由式(2)肯定

　　风电体系的变流器次要指机侧的整流器和网侧的逆变器，本质上，整流器和逆变器在电路构造和道理上是不异的，它既能够运转于整流形式，也可运转于有源逆变形式，当运转于整流形式时风力机叶片，是将永磁同步发机电发生的交换电变成直流电，当网侧逆变器运转于逆变形式时将电能向电网侧运送。三相电压型PWM变流器的主电路构造如图2所示。