永磁直驱风力发电系统及变流器控制措施

叶　鹰，王　倩

（中广核风电有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特　010000）



永磁直驱风力发电系统及变流器控制措施

叶鹰，王倩

（中广核风电有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特010000）

摘要：在能源紧缺的社会背景下，开发风力发电受到广泛重视。在风力发电系统中，永磁直驱风力发电系统是当前风力发电装备的最佳选择，该系统具有发电稳定安全、风力利用高、发电效率高、控制操作便捷等特点与优势。永磁直驱风力发电系统变流器的控制方式有网侧变流器控制和机侧变流器控制，这两者的控制功能具有一定的区别。

关键词：风力发电系统；永磁直驱；变流器控制

永磁直驱风力发电系统的优势

风力发电系统装备有双馈感应发电系统和永磁直驱发电系统。

当前我国风力发电系统的设计中，在大部分地区使用双馈感应发电系统，该系统因具有变流器容量较小、发电机的运行速度较快、整体轻便等特点，是当前风力发电系统的主流装备。但双馈感应发电系统需使用增速齿轮箱，设备噪音大、容易出现故障，检查维修较为复杂。

永磁直驱发电系统需要配备全功率的变流器装置，整体系统及质量较大，设备成本高。但永磁直驱风电系统使用了更先进性的PMSG风机组，系统构造较为简单，风力发电效率高，易于整体系统的检查维护;而且在低风速下仍然可以保证较高的发电效率，可以保证故障问题下的持续风电产生。所以，永磁直驱风电系统开始成为当前我国风电系统开发的重点。

为了充分发挥永磁直驱风电系统中全功率变流器PWM的最好性能，保障永磁直驱风电系统的较高发电效率，工作人员可以对变流器使用矢量空间控制法、采用四象限运行理念，对该系统进行灵活的控制及最大功率的追踪，保障该系统的电力传输安全、高效。为了进一步提高永磁直驱风电系统的变流器控制，我国已经开展了对于永磁直驱风电系统双PWM变流器控制措施的研究。在该系统中，双PWM变流器可最大限度保障风力变化条件下仍然可以向电网输送较为优质的电能，确保电压的稳定性，最大可能地保证系统处于变速恒频的状态运行中，将风能最大限度的转化为电能，提高风电转化效率，减少风电转化过程中的电机耗能，变流器需要对电网的故障具有强大的适应能力及隔离能力，确保任何情况下的永磁直驱风电系统的正常运行。

2　　永磁直驱风电系统变流器的控制方式

随着我国风力发电系统的快速发展，永磁直驱风电系统中大多采用双PWM变流器的电路结构，其中包括网侧变流器控制和机侧变流器控制，这两者的控制功能具有一定的区别。

网侧变流器所起到的作用是帮助风电系统实现对于直流电压的稳定控制，保证输出功率及输出并网等。而机侧变流器则是要求对PMSG进行全面防控制，即实现对于风电系统的电机速度调节等。永磁直驱风电系统的双PWM变流器控制，可以实现永磁直驱风电系统的最大效率、保证电机的最小耗能，实现该系统的最大效益。

3　　网侧变流器控制措施

在永磁直驱风电系统中，网侧变流器一般都处于逆变的工作模式中，即将风电系统电机产生的直流电流、电压进行逆变，使之成为符合输出并网要求的交流电。按照网侧变流器对于电流的控制方式，三相电压型PWG变流器控制措施可以分为两种，一种是从对变流器桥壁电压的相位幅值进行控制的间接控制措施；另一种就是对电流进行直接调控建立全面反馈的直接控制措施。同间接控制措施相比，

直接控制措施运用了电流闭环控制法，对于电流改变的反应较为迅速，系统的稳定性和效率性都有一定程度的提高，因此直接控制措施开始逐渐成为当下我国永磁直驱风电系统中的主流网侧变速器控制措施。

4　机侧变流器控制措施

当前机侧变流器的控制措施主要是以交流器的矢量控制技术为主，该控措施早于20世纪70年代就已经开始迅速发展，即通过坐标矢量的快速变速实现对于交流电机的转速控制，达到与直流电机一样的动态调控方法。在实际的操作过程中，为了达到更好的机侧变流器控制效果，可以根据坐标进行理论的相互置换。在旋转测长中将交流电机的定向电子流转化为等效的转矩电流及磁场电流两个分量，保障两种分量磁场处于等效状态，这就把交流电机的控制转变为了对于直流的控制。实现了将永磁直驱风电系统通过PWM交流器控制，将该系统的输出交流电转变为直流电。保障了输出电流正弦，确保风电系统电机处于最大功率点上对风力进行转化，提高风电转化效率的最终目的。

参考文献

［1］耿华，杨耕.变速变桨距风电系统的功率水平控制［J］.中国电机工程学报，2008，（25）.

［2］耿华，杨耕，马小亮.并网型风力发电机组的控制技术综述［J］.电力电子技术，2006，（6）.

［3］耿华，于艾，杨耕.SVPWM逆变电源电流采样方法的比较［J］.电力电子技术，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

作者简介：叶鹰（1982-），男，内蒙古呼和浩特人，大学本科，助理工程师，主要研究方向：风电。

收稿日期：2015-12-18

中图分类号：TM614

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）01-0026-01