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适用于DFIG的励磁变换器优化方案

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:通常由36管6脉波三相桥式电路构成的交—交变换器输入功率因数低,输出电压中低次谐波含量大,不适合用作DFIG的励磁电源。此外,这种变流方式不具备能量双向流动的能力,如不加改造不能用作风力发电系统中DFIG的励磁电源。为了表明PWM整流器的这个特点,可将其更科学地称为PWM变换器。图中靠近DFIG转子的变换器称为机侧变换器,靠近电网的变换器称为网侧变换器。图8-5双PWM型变换器主电路结构图

1.交—交变换器

这是一种由反并联的晶闸管相控整流电路构成交—交直接变换型式的变换器。改变两组整流器的切换频率,就可以改变输出频率;改变晶闸管的触发控制角,就可以改变输出交流电压的幅值。这种变换器的输出电压是由若干段电网电压拼接而成,因而含有大量的低次谐波,其输入、输出特性一般不理想,但功率可双向流动。

通常由36管6脉波三相桥式电路构成的交—交变换器输入功率因数低,输出电压中低次谐波含量大,不适合用作DFIG的励磁电源。72管结构的12脉波变换器虽然降低了谐波含量,但结构和控制复杂。交—交变换电路主要用于大功率的变速恒频水力发电中,并不适合于风力发电的应用。

2.矩阵式交—交变换器

这也是一种交—交直接变换电路,所用的开关器件为全控型,主电路结构简单。其优点是输出频率不受限制,可获得正弦波的输入、输出电流,可在接近于1的功率因数下运行,能量也可以双向流动,但目前因无商品化双向开关器件而使其电路结构较复杂,控制方法还不成熟。此外,无需电容等无源器件,用作风力发电系统励磁电源时,它通过开关器件的动作向DFIG提供无功功率,这方面还缺乏深入的理论研究,尚未实用。

3.常规交—直—交变换器(www.xing528.com)

通用变频器采用不控整流——PWM逆变的电路拓扑方案可以使输出电压正弦化,改善了输出特性,但不控整流加电容滤波的变换会造成输入电流畸变、谐波增大,输入功率因数低下,故输入特性较差。此外,这种变流方式不具备能量双向流动的能力,如不加改造不能用作风力发电系统中DFIG的励磁电源。

随着PWM(脉宽调制)技术和高速自关断型电力电子器件(GTO、IGBT,MOSFET等)的成熟,PWM整流技术取得了很大的进展,利用此项技术可获得优良的输入特性。PWM整流器已不是一般传统意义上的AC/DC变换器:当PWM整流器从电网吸收电能时,它运行于整流工作状态;当PWM整流器向电网输出电能时,它运行于有源逆变工作状态,其网侧电流和功率因数都是可控的。因此,PWM整流器实际上是一个交、直流侧均可控的四象限运行变换器,既可工作于整流状态,又可工作于逆变状态。为了表明PWM整流器的这个特点,可将其更科学地称为PWM变换器。

背靠背(Back-to-Back)PWM变换器工作原理如图8-5所示。图中靠近DFIG转子的变换器称为机侧变换器,靠近电网的变换器称为网侧变换器。

双PWM型变换器的主电路结构如图8-5所示,其中ua,ub,uc为网侧变换器交流侧三相电网相电压,ia,ib,ic为网侧变换器交流侧三相流入电流;R,L是进线电抗器的等效电阻和电感;C为直流环节的储能电容;udc,idc分别是电容电压和电容电流;id,iload分别是流经网侧变换器和机侧变换器直流母线的电流;L,R2是DFIG转子绕组的漏感和等效电阻;ea2,eb2,ec2是DFIG转子三相绕组感应电动势。

图8-5 双PWM型变换器主电路结构图

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