1 引言
当前市场流行的变速恒频风力发电系统主要有两种：一种为双馈发电机加转子变流器定转子分别并网的双馈方式；另一种为永磁直驱发电机加全功率变流器并网方式。前者发展时间比较长，技术相对成熟，但存在发电机控制复杂、后期维护工作量大、齿轮箱等部件易出故障、维修不方便等缺点。后者具有控制简单、风能利用率高、利于电网安全稳定运行等优点，因此，它更能代表未来风电机组的发展方向。永磁直驱风电机组并网变流器在国内的研究还时间不长，本文对永磁直驱风电机组双pwm控制并网变流器的原理、拓扑结构、控制策略进行了研究，并进行搭建试验平台进行了相应的试验，达到了预定的效果。
2 双pwm变流器系统拓扑原理
本文采用的永磁直驱双pwm风电变流器的拓扑结构如下：
电机侧变流器采用三相igbt桥，通过pwm控制实现整流，电网侧变流器也采用三相igbt桥，通过pwm控制实现逆变，两个变流器中间直流母线加电容器作为直流支撑，这一拓扑结构解决了采用二极管整流桥具有的非线性特性、导致整流器输入侧电流波形畸变的缺点，因此采用pwm整流技术，将频率和幅值变化的交流电整流成恒定直流。此时pwm整流器可以同时实现整流和boost电路的升压作用。
pwm整流器通过解耦控制，可以实现发电机的单位功率因数输出。通过矢量控制技术来控制发电机在不同运行环境下，可以实现发电机最大转矩、最大效率、最小损耗控制。可见整个发电系统控制方法灵活，可以有针对性地提高系统的运行特性。
3 网侧变流器控制策略
id，iq为交流侧电流矢量的dq轴分量；
ud，uq为交流侧电压矢量的dq轴分量；
ed，eq为电网电压矢量的dq轴分量。
网侧变流器用igbt作为开关器件，igbt为双向开关管，所以网侧变流器可做四象限变流器。当交流侧输入功率大于直流负载消耗的功率时，多余的功率会使直流母线电压上升，反之则直流母线电压下降。也就是说，直流母线电压与变流器吸收的有功功率有关，因此调节d轴电流给定值i*d即可调节直流母线电压。直流母线电压会随着负载的增大而降低，此时增大i*d使网侧变流器工作在整流状态，从电网吸收更多的能量为直流母线电容充电，提高直流母线电压，反之，则减小i*d是网侧变流器工作在逆变状态，直流母线电容向电网放电，降低直流母线电压。在网侧变流器四象限运行时，控制q轴电流给定值i*d可以控制网侧变流器交流侧输出的功率因数，这就可以灵活控制网侧变流器吸收的无功功率，作为永磁直驱风力发电系统网侧变流器，一般都需要网侧变流器工作在单位功率因数状态下，这时只需把q轴电流给定值i*d设为0。
整个控制策略使用双闭环控制结构，外环为电压环，内环为电流环。电压环给定值i*dc与直流母线电压udc进行比较，经过pi调节器调节，给出d轴电流给定量i*d。q轴电流给定量i*d由需要的功率因数决定，一般都需要单位功率因数输出，则i*d给定为0。i*d、i*q与实际电流的dq轴分量进行比较，误差经pi调节器调节后输出ud、uq，再与各自的解耦补偿项δud、δuq和电网电压扰动前馈补偿项ed、eq运算后得到网侧变流器参考电压给定值u*d、u*q，再经过坐标变换得到两相静止坐标αβ轴系下的电压分量u*α、u*β，最后送入svpwm发生器给出网侧变流器各开关器件的驱动信号。
本文关键字：变流器 电工技术，电工技术 - 电工技术
