基于RB-IGBT的電流源型風電變流器研究.pdf

1、隨著化石能源的大量使用，能源危機和環(huán)境污染日益成為人類面臨的重要問題，風能作為最具開發(fā)前景的可再生清潔能源，近年來在全球范圍內得到了充分開發(fā)和利用。隨著風電技術迅速發(fā)展，高可靠性和低維護成本的風電機組越來越受到人們的關注和研究。電流源型變流器由于功率器件數量少、無直流母線電容，可靠性高。但傳統的電流源型變流器由于開關器件的限制，在成本以及體積方面均不及相同功率等級的電壓源型變流器，由于半導體開關器件的發(fā)展，尤其是高頻逆阻型器件RB-IG

2、BT的問世，使得電流源型變流器有被應用于風電變流器中的可能。本文以基于永磁同步電機的電流源型風電變流器為研究目標，針對機側和網側變流器控制策略、最小直流電流控制、LC諧振抑制等方面展開研究，本文主要研究工作和創(chuàng)新點總結如下：
　　(1)介紹了基于永磁同步電機的電流源型風電系統結構和各部分工作原理，詳細分析該風電系統中的風力機、永磁同步電機、電流源型變流器等關鍵環(huán)節(jié)，并推導出了其數學模型。
　　(2)根據基于永磁同步電機的電流

3、源型風電系統中各部分結構的控制目標，設計了對應的控制策略。針對風力機實現最大風功率捕獲(MPPT)的目標，介紹了3種使風力機在不同風速下捕獲最大風功率的控制策略，并給出了3種控制方法的優(yōu)缺點對比；針對機側變流器和網側變流器的控制目標，設計了基于轉子磁鏈定向的機側控制策略和基于電網電壓定向的網側控制策略；針對電流源型變流器直流電流受風速影響的特點，從降低系統損耗的角度出發(fā)，分別推導了滿足機側和網側變流器控制需求的最小直流電流，并給出了變流

4、器可正常運行的最小直流電流邊界條件。最后通過MATLAB仿真驗證了控制策略的正確性和有效性。
　　(3)針對網側變流器中的LC濾波器以及發(fā)電機定子電感與機側濾波電容存在諧振的問題，本文以電流源型整流器(CSR)為例，在分析LC諧振機理的基礎上，引入了一種基于電感電流反饋的有源阻尼控制策略，并詳細分析了電網電感對有源阻尼控制的影響，提出了電網電感的檢測方法，最后給出了一種引入電網電感修正的有源阻尼控制策略。為提升系統可靠性，本文在分

5、析虛擬磁鏈思想和CSR數學模型基礎上，通過狀態(tài)重構的方法，設計了電網電流觀測器，從而實現了無交流電流傳感器的有源阻尼控制。最后通過MATLAB仿真驗證了電網電流觀測器的正確性和有源阻尼控制策略的有效性。
　　(4)詳細分析了電流源型變流器中的空間矢量調制策略，為定量分析基于RB-IGBT的電流源型風電變流器損耗，本文給出了一種分析基于SVPWM調制的電流源型變流器損耗方法，建立了不同調制策略下的開關損耗和導通損耗模型。以基于高速逆