基于Z-源逆變器的直驅(qū)風(fēng)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(guò)程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，人類對(duì)可再生清潔能源的需求越來(lái)越迫切，風(fēng)電作為一種高效的可再生清潔能源，因其具備多種優(yōu)點(diǎn)，已得到多國(guó)關(guān)注。風(fēng)電已成為繼水電之后第二大可再生清潔能源，并且風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已成為人們研究的熱點(diǎn)，變得越來(lái)越成熟。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電，已成為風(fēng)電領(lǐng)域的重要研究方向之一。
　　本文首先圍繞風(fēng)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(duì)傳統(tǒng)逆變器存在的缺陷和不足，設(shè)計(jì)研究了一種新型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)—Z-源逆變器，并將它與傳統(tǒng)逆變器進(jìn)行比較分析得出其優(yōu)越性。Z-源是一個(gè)電感、電容組成的阻抗網(wǎng)絡(luò)，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(dú)特的直通零矢量實(shí)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(fēng)電系統(tǒng)為對(duì)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(guò)控制直通占空比

3、的大小來(lái)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(xué)模型，通過(guò)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(shè)計(jì)和性能的分析提供了依據(jù)。
　　Z-源逆變器的一大特點(diǎn)就是通過(guò)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(xiàn)中詳細(xì)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(jiǎn)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(shì)，所以本文并網(wǎng)系統(tǒng)仿真將采用此種方法。通過(guò)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(biāo)系變換的直接電流控制，運(yùn)用狀態(tài)反饋耦合策略來(lái)實(shí)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(luò)的電容電壓，因而，可以引入維持 Z網(wǎng)絡(luò)電容電壓恒定的電壓環(huán)控制，以達(dá)到電容電壓恒定不變的效果，確保逆變器輸出的