永磁直驱风电机组网侧变流器主电路阻抗模型优化

永磁直驱风机三相并网变流器的结构框图如图5.14所示，可将其分为主电路和控制电路两个部分。主电路中，ea、eb、ec为网侧三相电压；iga、igb、igc为网侧三相电流；Lg为网侧电感，Rg为其上寄生电阻；ua、ub、uc为并网点电压，ia、ib、ic为并网点电流；Cf表示滤波电容，Lf为滤波电容，Rf为Lf上寄生电阻；S1～S6为反并联的自关断二极管；Cdc为直流母线电容，udc为直流母线电压，idc为直流侧电流。控制电路中，θPLL为锁相环输出相角；表示控制器坐标系下d轴和q轴的并网点电压；Udcref为直流母线电压参考值。

图5.14　三相并网变流器结构框图

首先对永磁直驱风机三相并网变流器进行主电路阻抗建模。dq坐标系下永磁直驱风机的小信号模型可以用图5.15表示。图中，大写字母表示该变量为稳态值，小写字母表示小信号扰动值，含有s上标为主电路中变量，下表d、q分别指明对应变量处于d轴或q轴。即Udc表示直流电压稳态值，表示直流电压小信号扰动值，udc＝分别表示主电路坐标系下d轴并网点电压、电流扰动值和q轴电压、电流扰动值；分别表示主电路坐标系下d轴和q轴占空比稳态值及小信号扰动值。

图5.15　三相变流器dq坐标系下小信号模型

在实际永磁风机运行过程中，直流侧电压受电流和占空比影响，其小信号扰动不为零，由图5.15中直流侧小信号模型可以得到

将其写成矩阵形式为

由此可知，并网点电流到直流侧电压的传递函数关系为

占空比到直流侧电压的传递函数为(www.xing528.com)

根据图5.15中交流侧小信号模型，并网点电压小信号扰动为

将式（5.44）代入式（5.47）有

则并网点电压到并网点电流的传递函数矩阵为

占空比到并网点电流的传递函数为

根据以上推导，可以得到考虑直流侧电压扰动影响的三相并网变流器主电路结构框图如图5.16所示。

图5.16　网侧变流器主电路　结构框图