永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)及變流器控制措施

葉　鷹，王　倩

（中廣核風電有限公司內蒙古分公司，內蒙古呼和浩特　010000）

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永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)及變流器控制措施

葉鷹，王倩

（中廣核風電有限公司內蒙古分公司，內蒙古呼和浩特010000）

摘要：在能源緊缺的社會背景下，開發(fā)風力發(fā)電受到廣泛重視。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)是當前風力發(fā)電裝備的最佳選擇，該系統(tǒng)具有發(fā)電穩(wěn)定安全、風力利用高、發(fā)電效率高、控制操作便捷等特點與優(yōu)勢。永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)變流器的控制方式有網側變流器控制和機側變流器控制，這兩者的控制功能具有一定的區(qū)別。

關鍵詞：風力發(fā)電系統(tǒng)；永磁直驅；變流器控制

永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢

風力發(fā)電系統(tǒng)裝備有雙饋感應發(fā)電系統(tǒng)和永磁直驅發(fā)電系統(tǒng)。

當前我國風力發(fā)電系統(tǒng)的設計中，在大部分地區(qū)使用雙饋感應發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)因具有變流器容量較小、發(fā)電機的運行速度較快、整體輕便等特點，是當前風力發(fā)電系統(tǒng)的主流裝備。但雙饋感應發(fā)電系統(tǒng)需使用增速齒輪箱，設備噪音大、容易出現(xiàn)故障，檢查維修較為復雜。

永磁直驅發(fā)電系統(tǒng)需要配備全功率的變流器裝置，整體系統(tǒng)及質量較大，設備成本高。但永磁直驅風電系統(tǒng)使用了更先進性的PMSG風機組，系統(tǒng)構造較為簡單，風力發(fā)電效率高，易于整體系統(tǒng)的檢查維護;而且在低風速下仍然可以保證較高的發(fā)電效率，可以保證故障問題下的持續(xù)風電產生。所以，永磁直驅風電系統(tǒng)開始成為當前我國風電系統(tǒng)開發(fā)的重點。

為了充分發(fā)揮永磁直驅風電系統(tǒng)中全功率變流器PWM的最好性能，保障永磁直驅風電系統(tǒng)的較高發(fā)電效率，工作人員可以對變流器使用矢量空間控制法、采用四象限運行理念，對該系統(tǒng)進行靈活的控制及最大功率的追蹤，保障該系統(tǒng)的電力傳輸安全、高效。為了進一步提高永磁直驅風電系統(tǒng)的變流器控制，我國已經開展了對于永磁直驅風電系統(tǒng)雙PWM變流器控制措施的研究。在該系統(tǒng)中，雙PWM變流器可最大限度保障風力變化條件下仍然可以向電網輸送較為優(yōu)質的電能，確保電壓的穩(wěn)定性，最大可能地保證系統(tǒng)處于變速恒頻的狀態(tài)運行中，將風能最大限度的轉化為電能，提高風電轉化效率，減少風電轉化過程中的電機耗能，變流器需要對電網的故障具有強大的適應能力及隔離能力，確保任何情況下的永磁直驅風電系統(tǒng)的正常運行。

2　　永磁直驅風電系統(tǒng)變流器的控制方式

隨著我國風力發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，永磁直驅風電系統(tǒng)中大多采用雙PWM變流器的電路結構，其中包括網側變流器控制和機側變流器控制，這兩者的控制功能具有一定的區(qū)別。

網側變流器所起到的作用是幫助風電系統(tǒng)實現(xiàn)對于直流電壓的穩(wěn)定控制，保證輸出功率及輸出并網等。而機側變流器則是要求對PMSG進行全面防控制，即實現(xiàn)對于風電系統(tǒng)的電機速度調節(jié)等。永磁直驅風電系統(tǒng)的雙PWM變流器控制，可以實現(xiàn)永磁直驅風電系統(tǒng)的最大效率、保證電機的最小耗能，實現(xiàn)該系統(tǒng)的最大效益。

3　　網側變流器控制措施

在永磁直驅風電系統(tǒng)中，網側變流器一般都處于逆變的工作模式中，即將風電系統(tǒng)電機產生的直流電流、電壓進行逆變，使之成為符合輸出并網要求的交流電。按照網側變流器對于電流的控制方式，三相電壓型PWG變流器控制措施可以分為兩種，一種是從對變流器橋壁電壓的相位幅值進行控制的間接控制措施；另一種就是對電流進行直接調控建立全面反饋的直接控制措施。同間接控制措施相比，

直接控制措施運用了電流閉環(huán)控制法，對于電流改變的反應較為迅速，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率性都有一定程度的提高，因此直接控制措施開始逐漸成為當下我國永磁直驅風電系統(tǒng)中的主流網側變速器控制措施。

4　機側變流器控制措施

當前機側變流器的控制措施主要是以交流器的矢量控制技術為主，該控措施早于20世紀70年代就已經開始迅速發(fā)展，即通過坐標矢量的快速變速實現(xiàn)對于交流電機的轉速控制，達到與直流電機一樣的動態(tài)調控方法。在實際的操作過程中，為了達到更好的機側變流器控制效果，可以根據(jù)坐標進行理論的相互置換。在旋轉測長中將交流電機的定向電子流轉化為等效的轉矩電流及磁場電流兩個分量，保障兩種分量磁場處于等效狀態(tài)，這就把交流電機的控制轉變?yōu)榱藢τ谥绷鞯目刂啤崿F(xiàn)了將永磁直驅風電系統(tǒng)通過PWM交流器控制，將該系統(tǒng)的輸出交流電轉變?yōu)橹绷麟姟１Ｕ狭溯敵鲭娏髡?，確保風電系統(tǒng)電機處于最大功率點上對風力進行轉化，提高風電轉化效率的最終目的。

參考文獻

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［2］耿華，楊耕，馬小亮.并網型風力發(fā)電機組的控制技術綜述［J］.電力電子技術，2006，（6）.

［3］耿華，于艾，楊耕.SVPWM逆變電源電流采樣方法的比較［J］.電力電子技術，2005，（6）.

The Control Measures of Permanent Magnet Direct Drive Wind Power System and Converter

YE Ying，WANG Qian
（CGN Wind Energy Co.，LTD.，Inner Mongolia Branch，Hohhot，Inner Mongolia 010000，China）

Abstract:Under the background of the problem of energy crisis，wind power receives widespread attention.In the system of wind power generation，the permanent magnet direct-drive wind power system is the best choice at present because of its safety，high wind utilization，high efficiency，and convenient control operation.The control methods of the converter of the permanent magnet direct-drive wind power system can be divided into lineside converter control and ramside converter control.

Key words:wind power generation systems；permanent magnet direct drive；converter control

作者簡介：葉鷹（1982-），男，內蒙古呼和浩特人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：風電。

收稿日期：2015-12-18

中圖分類號：TM614

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0026-01