永磁直驅風力發電系統及變流器控制措施

葉　鷹，王　倩

（中廣核風電有限公司內蒙古分公司，內蒙古呼和浩特　010000）

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永磁直驅風力發電系統及變流器控制措施

葉鷹，王倩

（中廣核風電有限公司內蒙古分公司，內蒙古呼和浩特010000）

摘要：在能源緊缺的社會背景下，開發風力發電受到廣泛重視。在風力發電系統中，永磁直驅風力發電系統是當前風力發電裝備的最佳選擇，該系統具有發電穩定安全、風力利用高、發電效率高、控制操作便捷等特點與優勢。永磁直驅風力發電系統變流器的控制方式有網側變流器控制和機側變流器控制，這兩者的控制功能具有一定的區別。

關鍵詞：風力發電系統；永磁直驅；變流器控制

永磁直驅風力發電系統的優勢

風力發電系統裝備有雙饋感應發電系統和永磁直驅發電系統。

當前我國風力發電系統的設計中，在大部分地區使用雙饋感應發電系統，該系統因具有變流器容量較小、發電機的運行速度較快、整體輕便等特點，是當前風力發電系統的主流裝備。但雙饋感應發電系統需使用增速齒輪箱，設備噪音大、容易出現故障，檢查維修較為復雜。

永磁直驅發電系統需要配備全功率的變流器裝置，整體系統及質量較大，設備成本高。但永磁直驅風電系統使用了更先進性的PMSG風機組，系統構造較為簡單，風力發電效率高，易于整體系統的檢查維護;而且在低風速下仍然可以保證較高的發電效率，可以保證故障問題下的持續風電產生。所以，永磁直驅風電系統開始成為當前我國風電系統開發的重點。

為了充分發揮永磁直驅風電系統中全功率變流器PWM的最好性能，保障永磁直驅風電系統的較高發電效率，工作人員可以對變流器使用矢量空間控制法、采用四象限運行理念，對該系統進行靈活的控制及最大功率的追蹤，保障該系統的電力傳輸安全、高效。為了進一步提高永磁直驅風電系統的變流器控制，我國已經開展了對于永磁直驅風電系統雙PWM變流器控制措施的研究。在該系統中，雙PWM變流器可最大限度保障風力變化條件下仍然可以向電網輸送較為優質的電能，確保電壓的穩定性，最大可能地保證系統處于變速恒頻的狀態運行中，將風能最大限度的轉化為電能，提高風電轉化效率，減少風電轉化過程中的電機耗能，變流器需要對電網的故障具有強大的適應能力及隔離能力，確保任何情況下的永磁直驅風電系統的正常運行。

2　　永磁直驅風電系統變流器的控制方式

隨著我國風力發電系統的快速發展，永磁直驅風電系統中大多采用雙PWM變流器的電路結構，其中包括網側變流器控制和機側變流器控制，這兩者的控制功能具有一定的區別。

網側變流器所起到的作用是幫助風電系統實現對于直流電壓的穩定控制，保證輸出功率及輸出并網等。而機側變流器則是要求對PMSG進行全面防控制，即實現對于風電系統的電機速度調節等。永磁直驅風電系統的雙PWM變流器控制，可以實現永磁直驅風電系統的最大效率、保證電機的最小耗能，實現該系統的最大效益。

3　　網側變流器控制措施

在永磁直驅風電系統中，網側變流器一般都處于逆變的工作模式中，即將風電系統電機產生的直流電流、電壓進行逆變，使之成為符合輸出并網要求的交流電。按照網側變流器對于電流的控制方式，三相電壓型PWG變流器控制措施可以分為兩種，一種是從對變流器橋壁電壓的相位幅值進行控制的間接控制措施；另一種就是對電流進行直接調控建立全面反饋的直接控制措施。同間接控制措施相比，

直接控制措施運用了電流閉環控制法，對于電流改變的反應較為迅速，系統的穩定性和效率性都有一定程度的提高，因此直接控制措施開始逐漸成為當下我國永磁直驅風電系統中的主流網側變速器控制措施。

4　機側變流器控制措施

當前機側變流器的控制措施主要是以交流器的矢量控制技術為主，該控措施早于20世紀70年代就已經開始迅速發展，即通過坐標矢量的快速變速實現對于交流電機的轉速控制，達到與直流電機一樣的動態調控方法。在實際的操作過程中，為了達到更好的機側變流器控制效果，可以根據坐標進行理論的相互置換。在旋轉測長中將交流電機的定向電子流轉化為等效的轉矩電流及磁場電流兩個分量，保障兩種分量磁場處于等效狀態，這就把交流電機的控制轉變為了對于直流的控制。實現了將永磁直驅風電系統通過PWM交流器控制，將該系統的輸出交流電轉變為直流電。保障了輸出電流正弦，確保風電系統電機處于最大功率點上對風力進行轉化，提高風電轉化效率的最終目的。

參考文獻

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［2］耿華，楊耕，馬小亮.并網型風力發電機組的控制技術綜述［J］.電力電子技術，2006，（6）.

［3］耿華，于艾，楊耕.SVPWM逆變電源電流采樣方法的比較［J］.電力電子技術，2005，（6）.

The Control Measures of Permanent Magnet Direct Drive Wind Power System and Converter

YE Ying，WANG Qian
（CGN Wind Energy Co.，LTD.，Inner Mongolia Branch，Hohhot，Inner Mongolia 010000，China）

Abstract:Under the background of the problem of energy crisis，wind power receives widespread attention.In the system of wind power generation，the permanent magnet direct-drive wind power system is the best choice at present because of its safety，high wind utilization，high efficiency，and convenient control operation.The control methods of the converter of the permanent magnet direct-drive wind power system can be divided into lineside converter control and ramside converter control.

Key words:wind power generation systems；permanent magnet direct drive；converter control

作者簡介：葉鷹（1982-），男，內蒙古呼和浩特人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：風電。

收稿日期：2015-12-18

中圖分類號：TM614

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0026-01