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直驱式风力发电系统是当前风力发电技术的重要研究方向。直驱风力发电系统中,通过变流器将发电机所发电能馈送至电网。变流器是将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置,同时实现对发电机输出的电流、功率因数等的快速调节,减少对电网的谐波污染,它是直驱型风力发电系统的一个重点和难点。
论文首先介绍了风力发电行业的历史和技术现状,分析阐述了直驱风力发电变流技术的研究现状。从分析传统逆变器的局限性入手,研究了一种新型的Z源逆变器,它在传统电压源PWM逆变器的基础上加入Z型网络形成新的拓扑,获得了一些传统逆变器所没有的新特性。本文在对Z源逆变器深入分析的基础上,主要研究了以下内容:
1.在Z源逆变器电路拓扑的基础上,分析了三相电压型Z源逆变器的工作原理,并总结了Z源逆变器的优缺点,从而对电压型Z源逆变器的特性有了全面的了解。
2.采用开关函数法和占空比法分别建立了三相Z源并网逆变器的数学模型,从数学模型分析得出Z源并网逆变器和传统的并网逆变器有着类似的模型结构。因此所有适用于传统PWM逆变器的电流控制策略都可以适用于Z源并网逆变器的电流控制。
3.提出了获得稳定Z源电容电压和解耦的dq轴网侧电流分量的控制策略,选定了相应的参数,并通过仿真验证了控制参数的正确性。
4.详细分析了Z源逆变器SPWM调制方法的原理,比较了各种调制方法的差别。
5.对Z源电容、Z源电感及主电路等进行设计,建立了仿真模型,仿真结果证明了理论分析的正确性和控制策略的有效性