基于Z-源逆變器的直驅(qū)風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)研究.pdf

1、最近幾年，隨著傳統(tǒng)能源不斷被消耗以及傳統(tǒng)能源在被消耗過程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益嚴重，人類對可再生清潔能源的需求越來越迫切，風電作為一種高效的可再生清潔能源，因其具備多種優(yōu)點，已得到多國關(guān)注。風電已成為繼水電之后第二大可再生清潔能源，并且風力發(fā)電技術(shù)已成為人們研究的熱點，變得越來越成熟。永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，且能實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電，已成為風電領(lǐng)域的重要研究方向之一。
　　本文首先圍繞風力發(fā)電系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器部分展

2、開了理論研究。針對傳統(tǒng)逆變器存在的缺陷和不足，設計研究了一種新型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)—Z-源逆變器，并將它與傳統(tǒng)逆變器進行比較分析得出其優(yōu)越性。Z-源是一個電感、電容組成的阻抗網(wǎng)絡，它代替boost斬波電路，與傳統(tǒng)逆變組合成Z-源逆變器，利用其獨特的直通零矢量實現(xiàn)寬范圍的升降壓效果。本文主要研究電壓源型Z-源逆變器。
　　首先以基于Z-源逆變器的永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)為對象，從Z-源逆變器的工作原理出發(fā)，分析其特性，得知可以通過控制直通占空比

3、的大小來控制輸出電流。并采用開關(guān)函數(shù)法和占空比法分別建立三相Z-源并網(wǎng)逆變器的數(shù)學模型，通過分析得出Z-源并網(wǎng)逆變器和傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器有著類似的模型結(jié)構(gòu)，所以適用于傳統(tǒng)PWM逆變器的控制策略都適用于Z-源逆變器的控制。為后面控制器的設計和性能的分析提供了依據(jù)。
　　Z-源逆變器的一大特點就是通過直通占空比調(diào)節(jié)電壓，所以PWM的調(diào)制方法尤為重要，較多參考文獻中詳細介紹了SPWM的調(diào)制方法，本文不再贅述，主要介紹SVPWM的兩種調(diào)制方

4、法，簡單與分段式，由于分段式SVPWM不增加開關(guān)管頻率，減小了損耗，具有顯著優(yōu)勢，所以本文并網(wǎng)系統(tǒng)仿真將采用此種方法。通過分析可知傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制仍然適用于Z-源逆變器。電流內(nèi)環(huán)采用基于d-q坐標系變換的直接電流控制，運用狀態(tài)反饋耦合策略來實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流的控制，功率外環(huán)由給定輸入功率與輸出功率控制。由于直流母線電壓平均值等于Z網(wǎng)絡的電容電壓，因而，可以引入維持 Z網(wǎng)絡電容電壓恒定的電壓環(huán)控制，以達到電容電壓恒定不變的效果，確保逆變器輸出的