并网型风力发电机及其变流技术的研究

　　大功率风力发电机组并网发电是高效大规模利用风能最经济的方式，己成为当今世界风能利用的主要形式。但是，现存的大功率并网型风力发电机组大多采用包含提速齿轮箱的定速恒频的运行方式，存在运行效率低、噪音和机械损耗大等缺点。因此，能够在额定风速下跟踪风能最大功率点的大功率直驱并网型低速永磁同步发电机组正成为风力发电技术研究的热点之一。本文对其中的大功率变流电路的拓扑结构及其最优控制策略进行了研究。

　　本文首先对并网型风力发电机组的工作原理、组成和分类进行了介绍。接着比较了现存的各类型变速恒频风力发电机的优缺点，进而得出低速永磁同步发电机直接驱动型风力发电机的优越性。文章在比较此种风力发电机的三种类型变流电路拓扑结构的基础上，提出了一种在考虑现有开关器件功率水平的情况下符合大功率直驱并网型风力发电机要求的变流电路拓扑结构，即采用 “六相不控整流+两个并联的升压斩波+两个并联的三相 SPWM逆变”的电路结构，并对其各部分电路的工作原理进行了分析。然后，文章对变流电路中两个并联的升压斩波电路的控制系统进行了优化设计;对其中两个并联的电压源型SPWM逆变器可采用的间接电流和直接电流两种控制方法的原理进行了深入的分析，对其实现给出了详细的说明，对其优缺点进行了较全面的比较。并且在 PSIM 仿真软件中分别结合这两种控制方法对整个系统进行了贴近实际情况的仿真研究，仿真结果表明采用直接电流控制方法时比采用间接电流控制方法不论在动态响应、抗干扰能力，还是在抑制并联逆变器存在的环流问题上都有明显的优越性，从而在理论分析和仿真试验中都得出了直接电流控制方法是本文所提出的变流电路的最佳控制方法。最后，文章对基于直接电流控制方法的变流电路的控制系统的软硬件实现做了初步的设计，列出了控制系统硬件原理图和主要软件流程图，可作为今后实际装置开发的参考。