基于z-源逆變器的風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的永磁發(fā)電機(jī)fpga控制器

1、基于Z源逆變器的風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的永磁發(fā)電機(jī)FPGA控制器摘要本論文描述了適用于風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（WECS）的基于Z源逆變器控制器的VHDL仿真。風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一個(gè)主要刺頭就是在輸出端能獲得穩(wěn)定的電壓而不管風(fēng)速的變化。Z源逆變器具有的性質(zhì)有穩(wěn)定性，既能升壓也能降壓。它采用了同時(shí)包含直流電源和變頻電路的一種獨(dú)特地阻抗網(wǎng)絡(luò)。Z源逆變器的功率轉(zhuǎn)換效率相較傳統(tǒng)的逆變器明顯的提高了。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的三級(jí)式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括整流器、Boost升壓斬波器和逆變器，現(xiàn)

2、在已被包含整流器和Z源逆變器的兩級(jí)式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)代替。所有傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制方案都可用于Z源逆變器。當(dāng)直流電壓已足夠高以致能夠產(chǎn)生理想的交流輸出電壓，就可以用正常的PWM調(diào)制技術(shù)。但當(dāng)直流電壓不夠產(chǎn)生理想的交流輸出電壓時(shí)，可以采用一種具有直通零矢量狀態(tài)的改進(jìn)的PWM技術(shù)來升壓。該控制器已經(jīng)設(shè)計(jì)出來，并對(duì)傳統(tǒng)的PWM調(diào)制技術(shù)以及用于Z源逆變器的改進(jìn)的PWM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了VHDL仿真。關(guān)鍵詞：電流源逆變器，電流源逆變器，PMG，VHDL，電壓源逆變

3、器，，電壓源逆變器，WECS，ZSI1.引言風(fēng)能通過風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)變成電能。在一個(gè)近代典型的大型風(fēng)力渦輪機(jī)里，風(fēng)的動(dòng)能（運(yùn)動(dòng)的空氣中分子的能量）通過組裝在其頂部的三葉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子拖動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸能使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到一個(gè)艙內(nèi)（在風(fēng)力渦輪機(jī)塔頂?shù)囊粋€(gè)大殼）。在艙內(nèi)，緩慢旋轉(zhuǎn)地的軸驅(qū)動(dòng)著一個(gè)齒輪，這齒輪能夠極大地提高從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。高速旋轉(zhuǎn)的軸連接著一個(gè)發(fā)電機(jī)，能夠把這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成中壓等級(jí)的電壓（數(shù)百伏）。電能通過塔內(nèi)巨大

4、的電纜往下流到變壓器，把電壓升高到配電電壓（數(shù)千伏）。配電電壓通過地下線路流到一個(gè)聚集點(diǎn)，在這一點(diǎn)，電壓可能與其他渦輪機(jī)產(chǎn)生的電壓結(jié)合起來。A傳統(tǒng)的風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳統(tǒng)的風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)本計(jì)劃的風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本組成部分如圖1所示。風(fēng)力渦輪機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，機(jī)械接口由一個(gè)增速的齒輪和合適的聯(lián)軸發(fā)射器組成，它級(jí)式變換系統(tǒng)結(jié)果提高了效率（約為61%）。C.目的目的這一工作的主要要求是在逆變器的輸出端獲得穩(wěn)定的電壓。用Modelsim5.7

5、對(duì)Z源逆變器的控制仿真是這篇論文的主要內(nèi)容。2.Z源逆變器為了解決傳統(tǒng)的電壓源變換器和電流源變換器的問題，本論文提出一種阻抗源（也可稱阻抗反饋）功率變換器以及其在實(shí)現(xiàn)DCAC，ACDC，ACAC，DCDC功率變換時(shí)的控制方法。圖3為推薦的一般的Z源逆變器結(jié)構(gòu)。它采用了獨(dú)特地阻抗網(wǎng)絡(luò)把變換器主電路和電源或負(fù)載或其他變換器連接起來，這就使它提供了一些獨(dú)特地特性。這些特性在各自使用電感電容的傳統(tǒng)的電壓源變換器和電流源變換器中是不具有的。Z源逆

6、變器克服了上述傳統(tǒng)的變換器概念上和理論上的障礙和限制。圖3中，二端口網(wǎng)絡(luò)由被分開的電感L1，L2和電容C1，C2組成，連接成“X”形狀，提供一個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)把變換器主電路和直流電源或負(fù)載或其他變換器連接起來。直流源負(fù)載可以是電壓源或電流源負(fù)載。總之，直流源可以是電池、二極管整流器、晶閘管變換器、燃料電池、電感、電容或是它們的組合。變換器的功率開關(guān)可以是開關(guān)裝置和二極管的連接如圖4中的反平行連接方式。電感L1和L2可以是被分開的一個(gè)電感，也可