矩阵变换器在风力发电系统中的应用研究
来源:江南娱乐-意甲尤文图斯亚
时间:2012-05-17 16:26:35
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矩阵变换器在风力发电系统中的应用研究风力发电作为一种真正的“绿色”能源,在国民经济中占有极为重要的地位,它可以从根本上消除无功电流和谐波污染。图1是一种新型
风力发电作为一种真正的“绿色”能源,在国民经济中占有极为重要的地位,它可以从根本上消除无功电流和谐波污染。图1是一种新型的风力发电系统基本结构框图。风 力 发 电 系 统 基 本 结 构 框 图 Fig.1 Basic block diagram of WETS 该系统主要由1台无刷双馈异步电机,1台交-交变频器和一套控制装置组成。其中无刷双馈电机的定子接电网,转子接变频器,通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序,使系统实现两个功能:一是发电机在不同的转速下,都能发出恒频电能,通过变频器传输至电网,即实现变速恒频运行;二是发电机定子端有功功率和无功功率可以独立调节。
那么,作为连接电网和发电机的交-交变频器设备,其设计成为一个关键,要求它具有优良控制性能,结构紧凑,而且具有高功率因数。 然而目前流行的交-直-交变频器和交-交周波变换器,均有其负面影响——无功功率和谐波污染,需要添加有源滤波和无功补偿装置。因此,开发“绿色”电力电子变换器,提高功率因数,各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度,显然这才是一种治本的办法[1]。
矩阵变换器具有以下优点[2]: 1)可以实现四象限操作,能量双向流动; 2)输入功率因数可接近1; 3)无直流中间环节,不需储能电容,结构简单; 4)可获得正弦波形的输入电流和输出电压,无低次谐波; 5)输出频率不受输入电源频率的限制; 6)可实现变速恒频应用。 基于上述优点,本新型风力发电系统的交-交变频器采用矩阵变换器。通过合理设计,使风力机组直接投入电网运行,这为风力发电的广泛应用提供了坚实的基础。 矩阵变换器的设计关键在于主电路拓扑结构的选择,波形生成及控制电路,箝位保护电路和其它功能辅助电路的实现。
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那么,作为连接电网和发电机的交-交变频器设备,其设计成为一个关键,要求它具有优良控制性能,结构紧凑,而且具有高功率因数。 然而目前流行的交-直-交变频器和交-交周波变换器,均有其负面影响——无功功率和谐波污染,需要添加有源滤波和无功补偿装置。因此,开发“绿色”电力电子变换器,提高功率因数,各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度,显然这才是一种治本的办法[1]。
矩阵变换器具有以下优点[2]: 1)可以实现四象限操作,能量双向流动; 2)输入功率因数可接近1; 3)无直流中间环节,不需储能电容,结构简单; 4)可获得正弦波形的输入电流和输出电压,无低次谐波; 5)输出频率不受输入电源频率的限制; 6)可实现变速恒频应用。 基于上述优点,本新型风力发电系统的交-交变频器采用矩阵变换器。通过合理设计,使风力机组直接投入电网运行,这为风力发电的广泛应用提供了坚实的基础。 矩阵变换器的设计关键在于主电路拓扑结构的选择,波形生成及控制电路,箝位保护电路和其它功能辅助电路的实现。
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