基于变发电电压功率变换器的开关磁阻风力发电系统研究

风能是一种清洁、高效、可再生的能源,在世界各国得到了广泛的开发和应用。发展风电,一方面有利于调整电源的结构;另一方面有利于减少环境的污染,推进社会进步。开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator,简称SRG)具有结构简单、坚固,可控参数多,转矩惯性比高,调速范围宽,功率密度大等特点,在风力发电系统中具有广阔的应用前景。 驱动SRG的功率变换器通常采用不对称桥式功率变换器。当风速较低时,风力机的转速较低,则SRG对应的最佳转速低于额定转速,此时电机的运动电动势可能小于发电电压,使得在发电阶段相电流不能够增加,从而降低电机利用率和系统转换效率。因此在SRG发电阶段,避免相电流的减小是开关磁阻风力发电系统在中、低速必须要关注的目标之一。 为了克服以上缺点,本文提出了一种可实现独立控制发电电压的变发电电压功率变换器。当SRG在不同转速下运行时,可以得到不同的发电电压,在SRG发电阶段使其小于运动电动势,避免相电流的减小。通过控制变发电电压功率变换器中Buck-boost电路部分开关管的导通和关断,可以调节与励磁电压完全解耦的发电电压。此外,由于变发电电压功率变换器不需要续流运行模式,与不对称桥式功率变换器相比,每相减少了一个开关管和一个二极管,降低了系统成本,减少了开关损耗。 本文使用MATLAB/SIMULINK仿真软件,对一台三相12/8极SRG风力发电系统进行了仿真研究。仿真结果表明,采用基于变发电电压功率变换器的开关磁阻风力发电系统,能够有效地改善相电流波形,提高系统转换效率,同时也验证了所提功率变换器的正确性、有效性和可行性。