直驱型变速恒频风力发电系统的独立直流母线并联策略

为了提高直驱型变速恒频风力发电系统的功率等级,提出一种多组变流器相互并联且直流母线相互独立的并联策略。针对零序环流问题,分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下进行了分析,得出了所采用拓扑的数学模型及等效电路,揭示了零序环流产生的根本机理,即它是由并联变流器之间三相占空比零轴分量的不一致及直流母线电压的不一致造成的,并证明了机侧零序环流与网侧零序环流是互相耦合的,进而设计了零序环流控制器,很好地抑制了零序环流,解决了不均流、三相电流畸变等问题。最后对一组直驱型风力发电实验平台进行了仿真及实验验证,证明了上述分析及控制策略的正确性。

独立直流母线双三电平中点嵌位式开绕组零序注入调制策略

开绕组拓扑在中压大功率变频驱动领域具有较好的优势。针对独立直流母线双三电平中点嵌位式(dual-three-level neutral point clamped,Dual-3L-NPC)串联结构,分析了其数学模型和矢量构成方式,提出了基于单相零序电压和三相零序电压联合注入的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)调制方式,单相零序电压的注入改变单个变流器空间位置,但2组变流器矢量叠加后仍然保持合成矢量位置不变。以单相零序电压和三相零序电压为手段,分别实现最近三矢量为目标和损耗最优为目标的调制策略。仿真和实验结果证明了调制策略的可行性和有效性。

MW级风电变流器独立母线并联系统稳定性分析及控制器设计

独立直流母线背靠背变流器并联运行不仅存在环流问题,而且相比单机控制而言,机侧变流器的容许带宽受到限制,稳定性降低,导致基于电机定子电压方程的设计方案出现不稳定现象。将并联变流器和电机看作级联系统,建立频域阻抗模型,并借助级联系统稳定性理论对系统稳定性进行了深入分析,从理论上揭示了不稳定现象。传统控制方案将并联驱动系统作为整体进行控制系统设计,影响了并联系统的灵活性。为实现各并联变流器的独立控制,提出了基于变流器输出电感的电流环设计方案。相比传统基于电机定子电压模型的电流控制器设计方案能够较为准确地计算电流环容许带宽边界,提升系统运行稳定性。仿真与实验证明了论文理论分析的正确性和控制系统设计的有效性。

无零序环流三相PWM变流器线路级并联策略

三相PWM变流器模块线路级并联是在不增加单模块容量的前提下进行系统扩容的有效方式。变流器线路级载波移相并联,可以成倍提高等效的开关频率,降低开关损耗,减小滤波器尺寸,但与此同时也带来了并联模块间零序环流的问题。通过分析、仿真和实验,指出了使用载波移相技术多模块并联存在零序环流的机理,为有效抑制环流,提出并联模块使用独立直流母线的有效方法,并给出相应的仿真和实验验证。

采用耦合电抗器的兆瓦级永磁直驱风电变流器仿真研究

提出一种采用耦合电抗器的独立直流母线型永磁直驱风电变流器,分析其去耦等效电路和高阻抗环流路径,阐明耦合电抗器抑制环流的根本机理,并分别建立机侧变换器和网侧变换器的数学模型,根据所得模型分别设计控制策略,实现了永磁直驱风电变流器的并联运行,抑制了环流,解决了环流引起的不均流、波形畸变等问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组采用耦合电抗器的1.5 MW永磁直驱风电变流器进行了仿真验证,结果证明上述分析及控制策略的正确性。