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基于轻型直流输电技术的并网风力发电系统研究

梁骁  
【摘要】: 随着风能的开发和利用,变速恒频并网风力发电技术研究迅速发展,在当前并网风力发电系统与电网连接中,大多采用交流输电方式直接连接,这种方式对风电场和电网的稳定性要求较高,且应用工程成本较大。本文设计了一种基于轻型直流输电技术的并网风力发电系统,具体开展了以下研究: 本文探讨了轻型直流输电技术,基于电压源换流器的轻型直流输电技术采用自关断电力电子器件IGBT和PWM技术,系统的有功、无功功率可独立控制,对交流和直流电压波动可快速调节,适用于并网风力发电系统。 概述了轻型直流输电技术的发展现状和技术特点,介绍了部分实际应用工程;详细说明了轻型直流输电技术的基本运行原理和系统控制策略,分析了轻型直流输电技术应用于并网风力发电系统的基本结构和基本理论。在对比分析几种常用基于轻型直流输电的风力发电系统形式的基础上,提出了一种新型的基于轻型直流输电的并网风力发电系统结构:风电场侧采用多个永磁直驱发电机组分散整流和集中直流母线电能传输,机组VSC采用多组三相PWM整流器级联;并网侧采用多个换流站并联,网侧VSC采用H桥级联多电平逆变器结构;论文给出了其风电场侧和并网侧控制结构。 根据轻型直流输电系统要求及本文的设计方案,研究了机组侧和网侧的大功率VSC的特性。本文总结了常见的大功率变流器结构,采用三相PWM整流器串联的机组侧VSC能提高输出电压和功率,本文对其控制策略进行了分析,采用滞环电流控制的三相PWM整流器能使得VSC的电流快速稳定且谐波小。对基于H桥多电平逆变器的网侧VSC结构及其控制策略进行了研究,采用载波相移PWM控制技术的级联多电平逆变器能提高输出电压等级,提高输出并网电能质量。本文分别给出了机侧和网侧VSC结构及控制的MATLAB/Simulink仿真,仿真结果表明了本文设计的正确性。


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