基于电流型变流器的小型并网风电系统研究

随着分布式发电技术的发展,在有低压电网而风速较低的广大地区,小型风力机组并网发电将扩大可利用的风力资源,大大降低风力发电成本,因而成为了小型风机应用的一种最新研究方向。研究和提出一种高效、实用、低成本的小型风力发电变流器拓扑,并对基于此变流器的小型并网风电系统设计简单易行的控制策略是当前小型并网风力发电技术的两大关键点和难点。 本文简要而全面地论述了国内外小型并网风力发电的研究现状和发展前景,探讨了现有的几种典型风力发电变流器拓扑应用于小型并网风电系统所存在问题,并在对比分析了电流型变流器与电压型变流器优缺点及电流型变流器调制技术的基础上,提出了基于高电感永磁同步发电机的由三相不可控整流器和无直流储能电感的电流型逆变器组成的新型电流型变流器拓扑。研究了高电感永磁风力发电机的特性和这种新型电流型变流器的工作原理,提出并设计了其变转速扰动最大风能跟踪策略和基于软件同步锁相环的电流跟踪双环控制策略;此外,还设计了10KW小型并网风力发电系统实验平台,并对系统主要控制算法进行了建模和仿真,仿真结果证明了提出的新型电流型变流器拓扑和控制策略的可行性。