全功率變流器風電機組的工作原理及控制策略-文庫吧資料
2025-07-01 04:17本頁面
【正文】 了要對直軸電流和交軸電流分別進行閉合積分控制，從而得到相應的控制電壓分量和以外，還要分別加上交叉耦合電壓的補償項、最終分別得到直軸控制電壓和交軸控制電壓和。圖3 三電平背靠背雙PWM變流器結構 電機側變流器控制策略令，則定子方程變?yōu)楦鶕?jù)上式可以構成電機側變流器的電流環(huán)控制圖，如下圖所示。這種結構在風電中的應用目前已經(jīng)比較成熟，對其的研究很多，主要集中在控制策略的優(yōu)化上。變流器采用多電平方式后，可以在常規(guī)功率器件耐壓基礎上，實現(xiàn)高電壓等級，獲得更多級（臺階）的輸出電壓，使波形更接近正弦，諧波含量少，電壓變化率小，并獲得更大的輸出容量。國外Enercon公司的直驅(qū)風電系統(tǒng)e82(2mw)、國內(nèi)合肥陽光電源的小型并網(wǎng)風力機變流器使用這種拓撲。對直驅(qū)型風電系統(tǒng)，變流器拓撲的選擇較多。背靠背雙PWM變流器是目前風電系統(tǒng)中常見的一種拓撲，國內(nèi)外對其研究較多，主要集中在變流器建模、控制算法以及如何 提高其故障穿越能力等方面。對PMSG直驅(qū)系統(tǒng)，電機側PWM變流器通過調(diào)節(jié)定子側的dq軸電流，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及電機勵磁與轉(zhuǎn)矩的解耦控制，使發(fā)電機運行在變速恒頻狀態(tài)，額定風速以下具有最大風能捕獲功能。電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩的關系為 全功率變流器風電機組變流器電力電子變流器作為風力發(fā)電與電網(wǎng)的接口，作用非常重要，既要對風力發(fā)電機進行控制，又要向電網(wǎng)輸送優(yōu)質(zhì)電能，還要實現(xiàn)低電壓穿越等功能；隨著風力發(fā)電的快 速發(fā)展和風電機組單機容量的不斷增大，變流器的容量也要隨之增大，因此大容量多電平變流器也開始得到應用，以下將對一些典型變流器拓撲結構進行討論。電磁轉(zhuǎn)矩方程為其中，p為電機的極對數(shù)。但是EESG需要為勵磁繞組提供空間，會使電機尺寸更大，轉(zhuǎn)子繞組直流勵磁需要滑環(huán)和電刷。 電勵磁同步發(fā)電機(Electrically Excited Synchronous Generator，EESG)，通常在轉(zhuǎn)子側進行直流勵磁。 每塊磁鐵的磁極在轉(zhuǎn)子的兩面， 下圖表示了磁力線在轉(zhuǎn)子與定子間的走向， 下圖是轉(zhuǎn)子與定子的布置圖 先把左定子固定在左端蓋中，再裝上轉(zhuǎn)子， 把右定子固定在右端蓋中，左右端蓋扣緊固定，發(fā)電機就組裝好了，下圖為發(fā)電機外觀圖。 定子有兩個，右定子與左定子結構一樣，只是反個面而已。下圖是一個盤式定子，由于盤式發(fā)電機的通過定子繞組的磁力線是軸向走向，在電機旋轉(zhuǎn)時是繞軸運行的，所以定子的硅鋼片是繞制的，在一側有繞組的嵌線槽。 下圖為側視的剖面圖，為看清內(nèi)部結構隱藏了右轉(zhuǎn)子。 把轉(zhuǎn)子與定子擺在一起 安裝上左右端蓋，下圖為組裝好的永磁中間定子盤式發(fā)電機。下圖為左右轉(zhuǎn)子間的磁力線走向圖。 在定子線槽內(nèi)分布著定子繞組，按三相布置連接。下圖是一個盤式定子。 按多極發(fā)電機的原理，磁極的布置如下圖 把外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸安裝在定子機座的軸承上 在實際風力機制造中往往把外轉(zhuǎn)子磁軛直接與風輪輪轂（包括輪轂外罩）制成一體，使結構更緊湊。 在定子鐵芯的槽內(nèi)嵌放著定子繞組，繞組是按三相規(guī)律分布，與外定子繞組類似。在下圖中展示了內(nèi)定子的構造，內(nèi)定子由硅鋼片疊成，與常見的外定子相反，其線圈槽是開在鐵芯圓周的外側。欠勵時，電樞反應為增磁作用，定子電流超前于端電壓，發(fā)電機除了向電網(wǎng)發(fā)出有功功率外，還向電網(wǎng)發(fā)出容性無功功率。在正常勵磁時，發(fā)電機只輸出有功功率。無論增大和減小勵磁電流，都將使定子電流增大。在正常勵磁基礎上增加勵磁電流，稱為過勵。通過改變同步發(fā)電機的勵磁電流，可調(diào)節(jié)同步發(fā)動機輸出的無功功率。如果再增加來自原動機的輸入功率，則無法建立新的平衡，電機轉(zhuǎn)速將繼續(xù)上升而失速。但需注意，176。對于發(fā)電機而言，是勵磁電動勢超前于端電壓的時間角；從空間上，可看作轉(zhuǎn)子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸線之間的空間角。圖 攻角特性有功功率的調(diào)節(jié)由式可知，對于一臺并聯(lián)到無限大電網(wǎng)上的同步發(fā)電機，如果想增
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