【《风电井网系统中逆变技术的广泛应用研究文献综述》4000字】

第1章绪论i风电井网系统中逆变技术的广泛应用研究文献综述早期异步电机发电并网系统交流垂直交流双并网整流逆变器控制系统在初期的设计阶段就是应用晶闸管通过整流相控的一种控制方法应用来对其进行降压整流的如下图1.1所示,整流的一个部分主要电路应用的控制方法是也就是半控制元器件晶闸管对其进行整流相位补偿控制的一种主要方法,且此时需要通过增设一个超大功率整流补偿控制电路应用来对其进行整流相位控制调节。随着我国现代通用电力和微型发动机等应用电子技术的日趋成熟发展,PWM谐波整流也逐渐成为了一种更好的谐波整流风速控制技术方法,逐渐完全取代了传统相控整流方式的谐波整流,能够有效地大大减少利用风力和谐振滤波的最大损耗,改善发电机组的利用风能和谐波传输最大功率,基本风速控制策略概述如下:当一台发电机的最大风速完全基本满足了发电机组迎风发电的最大传输功率利用范围时,控制电路中就可以直接通过与其功率相关的风速控制电路信号转换来直接实现发电风能和传输功率的最佳综合捕获,就是对于发电风能能够实现一种最大化综合利用;而当实际的发电风速比较大,已经远远完全超出了发电机组恒最大功率所利用需要的额定最大风速,这种情况我们认为应该重点考虑如何降低风机叶尖上的转速比例和Cp的相关数值,以便整个风电逆变机组和其他逆变发电系统也不会因此而出现过载不能继续正常工作,确保整个风电逆变系统机组能够在恒最大功率的风速范围内正常运行。齿轮增速箱电网补偿电容变压器逆变装置相控电流IG叶片齿轮增速箱电网补偿电容变压器逆变装置相控电流IG叶片图1.1异步电机发电并网系统而采用直交这一方法则所具备的控制性能相对简易;正常情况下异步交流驱动式发电机即可满足;能够分别自动调节有功、无功分量;能够适应小范围电网频率波动的特性等优势。但也可能存在逆变器的容量范围和整流器的容量范围需要满足和风电机组功率最大大小的条件相适应;而且使用更多的容量变流器装置所需要花费的成本比较多;逆变传输系统的电感、电容等对参数值的要求很大等缺陷。考虑到以上的技术优势和劣势,交直交型并网式发电设备在10-200kw的系统时虽然具有较大的实际应用空间,但对于可以达到兆瓦级的大功率系统却不是很适用。。（2）变速恒频同步电机发电并网系统在直驱式永磁同步风电并网系统中,永磁式同步风力发电机由于其具有十分多的转子极对数,已经足够地满足其转子使用时所需的高转速要求,因而其叶片可以直接和发电机进行相互连接,完全没有必要使用齿轮式的增速器来实现其增速。因为风力转子的运行和转速跟电网的频率之间有着一种硬性相互连接的运行关系方向,但是这些风能却存在着很大的突变性,所以我们通过对各种风力发电机组安装一个变流器保证发电机组能够在不同转速下高稳定地转动,如图1.2所示。电网变压器全功率变流器永磁同步发电机DC/ACAC/DC叶片PMSG电网变压器全功率变流器永磁同步发电机DC/ACAC/DC叶片PMSG图1.2同步电机发电并网系统因为直驱式风电同步新风发电机的励磁驱动回路都必须是因为能够单独进行运转，电网侧也不必再因为需要单独给予一个风电驱动机组用以保证供电维持。但是在风力发动机的工作风速比较小的这种情况下，同步式风力发电机所需要产生的电网工作电压比较低，就可能使得我们无法向整个电网内部电源提供电网足够的工作电能，因而在实际中的应用当中我们其实可以通过软件增加一个电网升压处理模块软件来直接针对电网工作电压的不断变化情况做一些升高电压后的处理，如软件图１．３所示。例如当电机风速比较小的一种情况下，由于风速整流器需要输出的整流电压比较低，需要直接使用一种升速降压转换电路元件来对其风速进行升压转换，用这样的风速升压转换电路就已经可以直接使得一台风电输送机组更好地能够适应其在空气环境中的温度风速和空气温度之间变化比较大的两种情况。而且采用升压控制电路还不仅具备了对保证风电发动机组正常工作时所可能产生的风机各种抑制电流振荡波形等相关信号波动进行有效的自动控制，能够很好地达到减少风机抑制电流谐波及其产生失真率的程度，还同时可以对风电功率进出输入等相关信号波动进行各种相应的自动控制。在中小中型规模的风力发电系统领域中，配备了直流升压电力模块的发电系统仍然具有不错的技术开发应用潜力。电网变压器带有升压功能的变流器DC/AC永磁同步发电机叶片AC/DC电网变压器带有升压功能的变流器DC/AC永磁同步发电机叶片AC/DC图1.3带有boost电路的同步电机并网系统优点：集成电路在控制设计方面相对简单稳定；可以广泛地适用在比较小的温度和风速变化区域；发电机组的工况下电流和频率变化都不会出现很大的突增或者是骤减，能够很强地适应电磁运动的变化；它对于电网中产生的温度和波动起着强烈的抵御作用。缺点：因为该逆变系统已经重新经过了一个进行整流的升压环节，然后再次重新进行一个Boost的整流升压，然后再次重新进行交流逆变，将来就会可以大大降低对于风力发电的系统工作效率；在直流的这个部分，对于逆变电容器的产品选择也都还是需要有着很高的行业技术标准要求，需要保证具备一个足够大的供电容量，耐压系数值，各个方面都还是需要能够达到一定的交流逆变前准备所需求和要求的技术标准，因而在产品价格上各个方面也是有可能比较昂贵；同时，对于交流供电侧的各种交流和降压传感器件的选择，也就是需要能够保证具备足够大的供电容量。双馈型风力发电并网系统双馈型直流涡轮增压发电机的绕组定子与轴保持三相对称，转子也是同样保持三相对称，在其机械结构上与单馈型很为相像，转子上的绕组转动所需的最大电流，可以从平滑环中直接获得。定子和子与转子分别由不同的接触器件进行连接并且共同进入了整个电网，定子在电网工作时同样需要经由接触器，而子和转子则在电网工作时同样需要经由接入变换器的四个接入象限内，先将其进行经由交流至直流再由进行交流至直电变化之间的方向转移，这样我们可以才能将其经由接入变化到整个电网中看起来比较巧。要求是想真正使得一个风力发电涡轮机系统能够高效地正常工作运行，就不仅需要尽量多地保证一个定子侧轮式风力涡轮机的自动输出输入功率和一个定子侧风轮输出输入功率之间的自动协调性和一致性，而且还同时需要对一个定子侧风轮输出输入功率的自动稳定性是否产生直接影响，这种控制情况主要是通过同时调整一个转子侧风轮输出的自动电流控制参数值并来对其进行自动电压调整和电流控制而可以形成的。叶片齿轮增速箱DC/ACAC/DC网侧变流器机侧变流器电网变压器叶片齿轮增速箱DC/ACAC/DC网侧变流器机侧变流器电网变压器图1.4双馈型风力发电并网系统（4）开关磁阻型发电机并网系统电网ACDCCB控制系统风速转子位置功率变换器SRG电网ACDCCB控制系统风速转子位置功率变换器SRG叶片图1.5开关磁阻型发电机并网系统下面我们针对图1.5开关式磁阻型发电机并网系统的各个主要组成小模块分别进行简单的说明，很清楚地表示了控制系统正在控制着整个系统的运行状态，其内部有许多子电路模块，一个主控制器则可由一个单片机或者DSP的小系统电路模块组成；相关检测电路；对功率电路进行驱动的电路，包括过电压、过电流、旋翼的位置以及旋翼上风速的大小等。其中电容Cb起到了储存能量与输出电压的作用；DC/AC模块指的是直流至交流逆变模块，功率转换器的原理就是利用相关设备进行控制和调节，保证合理、高效地实现功率信号传输；它既起到了稳定前面电容Cb的作用又能够有效地保证电能高质量地传输。开关式磁阻式风力发电机在各种应用领域中已经展现了很强的市场竞争性，因为其具有以下很大的优势：由于其结构上和安装方面都是相对简便，因而其设计必须花费的成本相对较低，但是却具有很好的风力发电效率和稳定性；控制操作方面简便易学，启动的过程中对于风速的要求比较小，通过对同轴绕组开通运转的时间和闭合运转的时间等条件进行合理调节，就会使相绕组能够获得比较令人满意的功率和输出；发电机组对于风力的传递要求比较小，能够同时适应很广泛的最大风速和范围，且能够保证其相对高效，如果要做到的是想让两台发电机组之间能够并联在一起运行，实现操作上来也会比较简便；因此，我们可以研究和挖掘该类型的风电并网系统的应用前景。直驱式变速风电系统由于其具有良好的对风速和环境的适应性，能够在空气中产生相当大的功率和输出特殊的性能，且其结构简单，能量损耗相对较小，设计时所需的费用和成本也相对较低，且其运行方便，而且维修和使用起来简易方便，因此，这无疑是一种十分理想的风力发电系统。参考文献过亮.独立并网双模式逆变器控制技术研%[D],南京航空航天大学,2008.王伟，吴彝，金科，等.太阳能光伏/市电联合供电系统[J].电工技术学报,2012,27(10):249-254.张晓菊.光伏并网控制策略的研究[D].上海大学,2007.王彦.太阳能光伏发电双模式逆变器控制策略研究[D].山东大学硕士学位论文,2009.张兴，曹仁贤，等.太阳能光伏并网发电及其逆变控制[M].北京：机械工业出版社,2011.汪浅予.分布式电源并网及其对电网的影响[J].科技资讯,2013(28):89孙龙林.单相非隔离型光伏并网逆变器的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2009.易映萍，刘刚，胡四全.20kW三电平并网变流器主电路参数的设计[J].电力系统保护与控制,2010,20:193-195+200.杨新法，苏剑，吕志鹏，等.微电网技术综述[J].中国电机工程学报，2014,34(001):57-70.魏星，肖岚，姚志垒，等.三相并网逆变器的LCL滤波器设计[J].电力电子技术,2010,44(11):13-15王兆安，张明勋.电力电子设备设计和应用手册[M].北京，机械工业出版社,2002田亚菲，何继爱，黄智武电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法仿真实现及分析[J].电力系统及自动化学报,2004,16(4):68-71王志新，张华强.风力发电技术与功率控制策略研究[J].自动化仪表,2008,29(11):2-4中国国家发展和改革委员会,国际可再生能源现状与展望[M].北京：中国环境科学出版社,2007程启建.模糊自整定PID控制器的研究及应用[D].西安：西安工业大学,2016.刘日科.电压调节模块滞环控制方法研究[D].成都：西南交通大学,2006.范心明.基于SIMULINK的SVPWM仿真[J].2009,31(3):19-21徐金榜.三相电压源PWM整流器控制技术研究[D].武汉：华中科技大学,2004,9过亮，许爱国，谢少军.间接电流控制独立/并网双模式逆变器的研究[J].电力电子技术,2008,4(42):36-38.方占萍.双馈异步风力发电机系统无速度传感器控制策略的研究[D].兰州理工大学,2019.薛慧杰,朱天璋,田启川.直流微电网独立与并网模式无缝切换控制策略[J].电源学报,2020,18(06):77-85.田巍,刘国超.光伏并网发电/独立供电系统的工作原理探究[J].智能城市,2018,4(11):162-163.田巍,刘国超.光伏并网发电/独立供电系统的工作原理探究[J].智能城市,2018,4(11):162-163.李晓艳.非隔离型三电平光伏并网逆变器安全高效控制技术研究[D].山东大学,2020.高善诚.基于复合型无源控制器弱电网LCL并网逆变器研究[D].湖北工业大学,