TOP16风力发电并网控制的变流器研究设计.doc文档免费在线阅读

可再生能源是指在自然界中能够不断利用，并且循环再生的清洁次能源。

通常我们所说的可再生能源主要有太阳能地热能水能风能生物能和潮汐能。

从能整流桥。

对于机侧整流器二极管来说，当斩波开关管处于导通状态时，此时二极管承受的最大反向电压与直流母线电压值大小相等，为。

当斩波开关管在导通状态下工作时，二极管处于截止状态，电流引言课题背景及意义在当今世界中，环境的恶化能源的枯竭已经成为制约人类社会发展的重大问题。

在能源燃料中，比如煤炭石油等次化石能源在人类大量的长期的开发利用下日渐枯竭。

目前在世界生态环境不断恶化和化石能源大量开采的情况下，世界各国正在不断地加大投入新能源的研发以及利用力度，以此来缓解能源危机所带来的系列问题。

可再生能源是指在自然界中能够不断利用，并且循环再生的清洁次能源。

通常我们所说的可再生能源主要有太阳能地热能水能风能生物能和潮汐能。

从能整流桥。

对于机侧整流器二极管来说，当斩波开关管处于导通状态时，此时二极管承受的最大反向电压与直流母线电压值大小相等，为。

当斩波开关管在导通状态下工作时，二极管处于截止状态，电流被阻断而当斩波开关管工作在断开情况时，升压电感内储存的电流将通过二极管对电容进行充电，而电流将慢慢减小，因此流过二极管的最大电流大致等于流过的斩波二极管的最大电流，其电流大小为。

考虑定的电压电流幅值变化裕度，般会选用的二极管。

直流母线侧滤波电容的选取在般情况下，直流母线电容的选取应该遵循的原则为经过电容滤波后，母线电压纹波足够小电容耐压值达到直流母线侧电压的基本要求在系统额定工作状态下，母线纹波电流应足够小。

由于输出的三相电流为正弦波，导使得在直流母线上会出现在工频周期里，脉动电流将会重复变化次，直流母线侧的电压幅值将会因此发生波动，与负载功率公交变化关系可表示在上式中，为与负载功率因数有关的参数，为输出相电流的有效值，为逆变器基波角频率。

由式可求得，直流母线侧电压脉动系数为当网侧逆变器在额定状态下进行工作时，输出的电能功率因数大致为，此时可求得输出相电流大小查阅相关书籍可知，对应的功率因数相关量可取值为。

在本论文中，直流母线电压的脉动系数的允许值取为。

由式可以计算求得直流母线滤波电容查阅电容的相关规格参数，并考虑定需求条件，直流母线侧滤波电容最终选取耐压值为电容值为的电容。

机侧整流器和网侧逆变器的选取当机侧整流器在稳定状态下进行工作时，直流母线侧电压值大小为，因此斩波在关断时承受的电压值为。

当开通时，各相电感充电，在个开关周期里，流过的最大电流为在上式中为发电机相电压幅值，为斩波占空比，为开关周期，为升压电感。

若考虑极端状况，而，可计算求得最大电流为按照倍的电流裕量进行考虑，选择的为斩波。

风力发电并网变流器工作于额定功率输出状态时，网侧逆变器的承受的最大电压为直流母线电压，其额定值为，每相输出额定电流为，因此电网侧逆变器流过最大的电流为。

考虑倍的电流裕量，选择的为电网侧逆变器。

输出滤波器的设计风力发电并网变流器电网侧逆变器输出的电压含有大量奇次谐波，对比三相滤波器和滤波器的优缺点，采用滤波器作为网侧逆变器输出滤波器，如下图所示。

图电网侧逆变器输出滤波器由此可以得到滤波器的幅频关系为大量经验数据表明，当且时，滤波器滤波效果和滤波电感体积都较为适中。

通常情况下，应限制滤波器电容的无功功率为额定功率的之内，可得到电容的取值范围为在上式中，为三相逆变器的输出功率，为输出电压基波频率，为输出相电压。

取，，求得电容值为，此时滤波器电容的无功功率满足式。

滤波器的电感电流纹波值为在上式中，为幵关频率。

通常取纹波电流为额定相电流的，本文中取纹波电流为的额定相电流，根据式可求得。

取，可得。

滤波器中存在电感和电容，网侧逆变器输出特定次谐波电流可能使产生谐振，影响系统的稳定性。

滤波器的谐振频率为大量经验数据表明，滤波器固有的谐振频率应该满足式中，为逆变器输出基波频率，为滤波器谐振频率，为开关频率。

根据式可得滤波器的谐振频率为，满足式的要求。

因此，滤波器的设计是合理的。

直驱式风电系统变流器仿真实验为了验证上述直驱式风电并网变流器理论参数和硬件的选取设计的是否符合基本要求，因此利用平台进行仿真实验，对直驱式风力发电并网变流器的系统参数进行定程度的验证。

仿真结束后，对仿真结果进行整理分析，从而得出定的结论。

风电并网变流器系统的仿真实验根据风力发电中直驱式风电并网变流器理论参数和硬件设计，结合其余部件的工作原理，利用仿真平台进行系统仿真实验，建立风电并网变流器系统，系统图如下图所示。

图风电并网变流器系统在上述系统图中，可设置变流器的系统参数为主电路发电机机侧的相电压峰值取值，三相单管整流器的升压电感取值，直流母线侧电容取值，直流母线侧电压取值，直流母线负荷阻抗，在并网电感中分别取值三相电网相电压为取值控制参数在参数自适应模糊控制器中，取用模块，假定初始值分别为比例系数，积分系数，微分系数发生器产生频率值为幅值在变化的等腰三角波。

假定在风电并网逆变器中，功率解耦控制器的参数分别取值为功率环的控制器输出幅值变化为电压环的控制器取值输出幅值在内进行变化，正弦脉宽调制所产生模块输出频率。

仿真过程可简单概括为在并网前阶段，风力发电并网变流器的三相单管整流器工作在带负载状态下，并网断路器处于断开状态。

在时刻，将并网断路器立即合上，风电并网变流器将开始并网在时刻，是的并网变流器的输出功率为此时直流母线负载将处在断开状态，在这种情况下，风电并网变流器便开始向系统电网输送电能。

在并网前状态下，风电并网变流器网侧逆变器的输出相电压如下图所示。

由图可以得出，网侧逆变器的输出电压和电网电压大体致，保持频率相位相同。

并网前变流器输出的相电压中，幅值大小约为为，并含有少量谐波分量，此时可以认为，并网变流器的工作状态基本满足并网条件。

图并网过程中并网变流器输出的相电压当并网段时间后，处于基本稳定状态时，将直流母线上的负载断开，使得相的有功功率输出大小为，无功功率大小为，风电并网变流器的网侧逆变器输出相电压与和电网的相电压比较如图所示。

由图可得出，网侧逆变器输出的相电压幅值稍大于电网相电压幅值，而且相位略有超前。

网侧逆变器输出的相电压幅值约为，谐波含量相对较低。

此时，电能可以经过网侧逆变器将风机发的电能输送到电网。

图，时变流器输出与电网相电压比较风电并网变流器的系统的功率输出结果可由图进行表示。

分析图可得出，在并网前时刻，网侧逆变器输出的有功功率和无功功率大致相等，其值都为零，机侧整流器输出的能量被负载消耗掉在并网瞬间，因为电网电压高于逆变器输出电压的的缘故，能量将会出现电网流向风电变流器的现象。

伴随着网侧逆变器的功率