建“言”能源 直驱型风力发电系统整流器研究(一)

直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究的开题报告一、研究背景及意义风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在近年来得到了日益广泛的关注和应用。

目前，全球的风力发电装机容量已经接近600GW，并且还在不断增长。

在风力发电中，直驱型风力发电系统具有结构简单、耐久性高、维护成本低等优点，因此受到了越来越多的关注和应用。

直驱型风力发电系统需要将其产生的电能通过变流器变成交流电后才能与电网连接。

因此，变流器的性能对于直驱型风力发电系统的运行效率和电网安全性至关重要。

现有的变流器技术大部分是PWM技术，存在效率低、失调控制困难等问题。

而全功率并网变流技术则可以有效地解决这些问题，提高风力发电系统的效率和安全性。

因此，本文拟对全功率并网变流技术进行深入的研究，旨在探索如何通过全功率并网变流技术来提高直驱型风力发电系统的性能和安全性，进一步促进风力发电产业的发展。

二、研究内容及方法本研究将针对直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术展开研究。

具体来说，本研究将包括以下内容：1. 直驱型风力发电系统的基本原理及技术介绍。

对直驱型风力发电系统的结构、工作原理、技术特点、发展历程等进行详细介绍。

2. 全功率并网变流技术的原理及特点。

对全功率并网变流技术的基本原理、实现方式、优点和缺点进行深入的分析和研究。

3. 基于全功率并网变流技术的直驱型风力发电系统模型建立与仿真。

将利用MATLAB/Simulink软件，建立直驱型风力发电系统模型，并进行仿真分析。

4. 研究直驱型风力发电系统全功率并网变流控制策略。

根据直驱型风力发电系统的特点，提出全功率并网变流控制策略，并进行仿真实现与检验。

三、预期成果本研究将通过对直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究，探索如何提高直驱型风力发电系统的性能和安全性。

预期成果包括：1. 对直驱型风力发电系统的结构、工作原理、技术特点、发展历程等进行深入的介绍和探讨。

2. 对全功率并网变流技术的基本原理、实现方式、优点和缺点进行深入的分析和研究。

《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长和环境保护意识的日益加强，可再生能源的开发和利用已经成为各国能源战略的重要组成部分。

其中，风力发电作为最具发展潜力的可再生能源之一，受到了广泛关注。

直驱型风力发电系统因其高效率、低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。

本文将重点研究基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统的控制策略，以提高系统的稳定性和发电效率。

二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，通过电机内部的电流与磁场相互作用实现能量转换的电机。

其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律，具有结构简单、效率高、运行可靠等优点。

在直驱型风力发电系统中，PMSM作为发电机，可以直接将风能转化为电能，无需通过齿轮箱等传动装置。

三、直驱型风力发电系统的构成及工作原理直驱型风力发电系统主要由风轮、永磁同步发电机、变流器、控制系统等部分组成。

风轮在风力的作用下旋转，驱动永磁同步发电机发电。

变流器将发电机输出的交流电转换为直流电，以便于输送和储存。

控制系统则负责监测系统的运行状态，根据风速、电压、电流等参数调整电机的运行状态，保证系统的稳定性和发电效率。

四、基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略为了进一步提高直驱型风力发电系统的性能，需要采用合理的控制策略。

本文提出的控制策略主要包括以下几个方面：1. 最大功率点跟踪（MPPT）控制：通过实时监测风速和电机的运行状态，调整电机的输出功率，使系统始终处于最大功率点附近，从而提高系统的发电效率。

2. 电压和频率控制：通过变流器对输出电压和频率进行控制，保证电能质量，满足电网接入要求。

3. 故障诊断与保护：通过监测系统的运行状态和参数，及时发现故障并进行保护，避免系统损坏和事故发生。

4. 智能控制策略：利用现代控制技术和智能算法，如模糊控制、神经网络等，对系统进行智能控制，提高系统的自适应性和鲁棒性。

《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》篇一一、引言随着环境保护意识的提高和可再生能源的快速发展，风力发电已成为一种重要的清洁能源。

在风力发电系统中，直驱型风力发电系统因结构简单、维护方便等优点受到广泛关注。

而基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统，因其高效率、高可靠性及低成本的特性，成为风力发电领域的研究热点。

本文将深入研究基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统的控制策略，以期提高系统的性能和稳定性。

二、系统概述基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统主要由风轮机、永磁同步发电机（PMSM）、整流器、逆变器及控制系统等部分组成。

其中，永磁同步电机作为发电机的核心部分，其性能直接影响到整个系统的运行效率。

直驱式结构省略了齿轮箱等传统机构，使得系统结构更加简单，降低了维护成本。

三、控制策略研究（一）最大功率点跟踪（MPPT）控制策略最大功率点跟踪是风力发电系统中的重要控制策略，其目的是使风力发电机在风速变化时，始终保持在最佳工作点，以获取最大功率。

针对永磁同步电机直驱型风力发电系统，MPPT控制策略主要通过调整电机的转速和输出电压，实现最大功率的输出。

（二）矢量控制策略矢量控制是一种先进的电机控制方法，它通过对电机电流的矢量进行控制，实现对电机转矩的精确控制。

在直驱型风力发电系统中，矢量控制策略可以根据风速的变化，实时调整电机的输出转矩和转速，使系统始终保持最佳工作状态。

（三）无传感器控制策略无传感器控制策略是近年来研究的热点，它通过检测电机的电压和电流信号，估算电机的转速和位置信息，从而实现对电机的精确控制。

在直驱型风力发电系统中，无传感器控制策略可以省去机械传感器，降低系统的复杂性和成本。

四、仿真与实验分析为了验证所提控制策略的有效性，本文进行了仿真和实验分析。

首先，利用仿真软件搭建了基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统模型，并对各种控制策略进行了仿真分析。

其次，通过实验对仿真结果进行了验证。

-19-/2013.02/直驱式风电系统中Boost电路的研究和仿真分析河南理工大学电气学院 上官璇峰 杨慧敏【摘要】本文针对大型的并网型直驱式风电系统给出了一款直流斩波电路，主电路采用三支路交错并联的Boost电路，控制系统采用电流电压双环控制，并在电路中加入了过压保护的嵌位支路，最后对输出电压的稳定性进行了改进。

本文在matlab/simulink环境下建立了风力发电机的模型并把这种斩波电路与风力发电系统结合进行了仿真分析，结果表明：系统能够稳定运行，满足风力发电系统对电压稳定性的的要求。

【关键词】直流斩波；风力发电；双环控制；过压保护1.引言风能作为可再生能源，前景十分看好[1-3]，而大型，高容量的风力发电系统的建设也势在必行[4]。

风能经过发电机之后需要经过整流器进行整流，整流器是较早应用的一种AC/DC变换装置[5]，当风速比较低的情况下，整流之后的电压幅值波动比较大，这时能量无法回馈到电网中，在风电系统中为了解决以上提到的问题可以在整流之后加上一个Boost电路。

Boost 电路可以适用于较宽的调速范围。

同时，Boost电路还能调节整流电路输入端的电流波形，用以改善电路的功率因数和谐波失真[6]。

但是随着发电系统功率的不断增加，单重的Boost电路的开关器件必然要承受更高的瞬时电压和电流[7]，如果要更换电路中的器件必将面临着高成本、器件选择困难等问题，而且还将增大电路的和[8]，势必会造成严重的辐射和电磁干扰。

因此为了满足发电系统的需要，本文采用了多支路Boost电路并联的方案，这种电路能够降低输入的电流纹波和电磁干扰，而且还能够降低功率器件在耐压和耐流能力方面的要求。

在风电系统并网变流器中，逆变部分控制策略目前研究较多也较成熟[9]，因此本文主要研究变流器中的Boost电路。

国内在这个领域的研究[10]一般用三相交流电源来代替风力发电机而没有结合风力发电机的实际模型进行研究，而本文就在前人的基础之上建立了风机模型，并把把直驱式风力发电系统与boost电路结合起来进行系统的仿真研究。

第二章风电系统PWM并网变流器2.1直驱风力发电变流系统概述直驱型风力发电机组需要做全功率的变流器变换"其交/直整流既可以采用IGBTPWM整流器,也可以采用二极管不控整流与升压斩波"后者使用的大功率IGBT开关管少,因而性价比更高"本文研究的MW 级风力发电变流系统采用二极管不控整流,升压斩波与两重并网逆变器的功率变换拓扑结构"通过控制升压斩波器的输入电流以控制有功功率,调节无功则通过控制作为电网接口的电压型PWM变流器"系统变流部分拓扑如图2一1所示"图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM变换中产生的高频谐波"系统结构具有以下特点:1.电机采用多极永磁同步结构:实现了电机的低速运转,无齿轮箱:不需励磁,无滑环和电刷;大大减少了系统的机械维护成本"2.电机与整流桥均采用六相结构,可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求"3.升压斩波器和并网逆变器采用并联多重化结构,一方面分担电流;另一方面采用合理的调制模式可以有效地抑制高频谐波"4.PWM变流器直流侧中点接地使三相电流独立控制,且对多重化结构能抑制环流,同时由于对直流电压中点的箱位降低了对直流母线绝缘性能的要求;而将直流电压分为两个独立变量,在控制上必须增加一个直流电压控制环或直流电压补偿器,加大了控制难度,且由于中线的连接,引入了零序电流"5.斩波器输出之后加入了制动单元"当电网电压突然跌落时,由于风轮机的机械惯性,传递功率不变而使并网电流突增"此时使制动单元IGBT导通,旁路PWM变流器,电阻能耗制动,降低并网电流"待电网电压恢复后再断开制动单元开关管,系统正常运行"6.PWM变流器网侧采用LCL滤波,实现了风电变流系统与电网的隔离:既滤除PWM变换的高频谐波,又滤除电网尖峰信号对功率变换系统的干扰"变流系统控制主要针对斩波器和逆变器"斩波器通过调节输入电流控制系统传输的有功功率"因为斩波器输出侧直流电压由PWM变流器控制恒定,所以控制输入电流时,调节IGBT开关管的占空比即控制了升压斩波器的输出电流,进而控制输入风能的功率"对变速恒频系统,斩波器输入电压会随风速的变化而改变"为了控制系统的有功功率,其输入电流指令也必然会相应的改变"所以快速的动态跟随性是斩波器的重要指标"网侧逆变器有两个控制要求,其一要求控制直流侧电压恒定,其二要求控制并网输出电流谐波畸变(THD)小,且保持单位功率因数(unitypowerfactor),以控制系统无功功率为零"当然在必要的情况下,也应可以向电网发出需要的感性无功或容性无功"而网侧逆变器由于与风轮机和同步发电机隔离,其主要控制目标是保持良好的抗扰性能"当然在系统指令改变时,PWM变流器也应具有快速的动态响应"2.2PwM变流器的分类及其拓扑从电力电子技术的发展来看,变流器较早应用的一种形式就是AC 心C变换装置,即整流器"它的发展经历了由不控整流器(二极管整流)!相控整流器(采用半控开关器件,如晶闸管)到PwM整流器(采用全控开关器件,如IGBT)的发展历程"传统的相控整流器,应用的时间较长,技术也较为成熟,但存在以下问题:图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM 变换中产生的高频谐波"并网变流器作用(l)晶闸管换相引起网侧电压波形畸变;(2)网侧谐波电流对电网产生谐波污染;(3)深控时功率因数很低;(4)闭环控制时动态响应慢;虽然二极管整流器改善了网侧功率因数,但是仍会产生网侧谐波电流而污染电网,另外二极管整流的不足还在于直流侧电压的稳定性差"针对上述不足,PWM整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进"其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管,以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流,功能上也已经远远超过了最初的整流,所以名称也渐渐演变成变流器"PWM变流器可以取得以下优良性能:(l)网侧电流近似正弦波;(2)网侧功率因数控制(如单位功率因数控制);(3)电能双向传输;(4)较快的动态响应;(5)可进行并网逆变;目前已设计出多种的PWM变流器,电压型和电流型是最基本的分类方法"这两种类型的PWM变流器无论是在主电路结构!PWM信号发生以及控制策略等方面均有着各自的特点,并且两者存在着电路上的对偶性"电压型的PWM变流器研究和应用较多,因此本文主要介绍电压型PWM变流器(VSR)"1.单相半桥!全桥VSR拓扑图2一2分别示出了vsR单相半桥和单相全桥主电路拓扑结构I.4>"两者交流侧具有相同的电路结构,其中交流侧电感主要用以滤除网侧电流谐波"由图2一2(a)可看出,单相半桥VSR拓扑只有一个桥臂采用了功率开关,另一桥臂则由两电容串联组成,同时串联电容又兼作直流侧储能电容;单相全桥VSR拓扑结构则如图2一2(b)所示,它采用了具有4个功率开关的/H0桥结构"值得注意的是:电压型PWM 变流器主电路功率开关必须反并联一个续流二极管以缓冲PWM过程中的无功电能"比较两者,显然半桥电路具有较简单的主电路结构,!1.功率开关数只有全桥电路的一半,因而造价相对较低,常用于低成本!小功率应用场合"进一步研究表明,在相同的交流侧电路参数条件下,要使单相半桥VSR以及单相全桥VSR获得同样的交流侧电流控制特性,半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压的两倍,因此单相半桥VSR 的直流侧电压利用率低,功率开关管耐压要求相对提高,另外,为使半桥电路中电容中点电位基本不变,还需引入电容均压控制,可见单相半桥VSR的控制相对复杂"2.三相桥式VSR拓扑结构图2-3为三相桥式VSR拓扑结构，其交流侧采用三相对称的无中线连接方式，采用6个功率开关管，这是一种最常用的三相电压型PWM整流器，广泛应用于电力系统的有源滤波和谐波补偿，以及作为大功率拖动设备的前端整流。

《直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究》篇一摘要：随着能源危机与环境保护问题的日益凸显，风力发电作为一种清洁可再生能源的代表，受到了广泛的关注和重视。

直驱型风力发电系统以其高效率、低维护成本等优势，在风力发电领域中占据重要地位。

本文重点研究了直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术，探讨了其技术原理、系统构成、控制策略及实际应用等方面，以期为风力发电技术的进一步发展提供理论支持和实践指导。

一、引言随着全球能源结构的转型，风力发电作为绿色能源的重要组成部分，其发展对于缓解能源压力、减少环境污染具有重要意义。

直驱型风力发电系统以其高效、可靠的特点，在风力发电领域中得到了广泛应用。

然而，要实现风力发电系统的稳定、高效运行，关键在于其并网变流技术的研发与应用。

因此，本文旨在深入探讨直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的相关问题。

二、直驱型风力发电系统概述直驱型风力发电系统是一种直接将风能转换为电能的发电系统，其核心部件为永磁发电机。

该系统通过风力驱动永磁发电机转动，进而产生电能。

由于没有齿轮箱等传动部件，直驱型风力发电系统具有较高的传动效率和较低的维护成本。

此外，该系统还具有较好的低电压穿越能力，能够在电网电压波动时保持稳定的输出。

三、全功率并网变流技术原理及系统构成全功率并网变流技术是直驱型风力发电系统的关键技术之一。

该技术通过将发电机产生的电能进行变换、滤波和并网等处理，实现与电网的连接。

其原理主要包括以下几个方面：1. 变换器：将发电机产生的交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为与电网同频同相的交流电。

2. 滤波器：对变换后的电能进行滤波处理，消除谐波等干扰因素，保证并网电能的质竨。

3. 并网控制：通过控制变换器和逆变器的运行参数，实现与电网的同步并网。

系统构成方面，全功率并网变流系统主要包括变换器、逆变器、滤波器、控制系统等部分。

其中，控制系统是整个系统的核心，负责实现电能的变换、滤波和并网控制等功能。

直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环保意识的逐步加强，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

直驱型风力发电系统，作为一种新型的风力发电技术，其全功率并网变流技术是实现风能与电网高效、稳定、安全运行的关键。

本文旨在深入研究直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术，探讨其原理、特点、优势以及在实际应用中的挑战和解决方案，以期为风力发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了风力发电技术的发展背景和现状，重点阐述了直驱型风力发电系统的基本原理和结构特点。

在此基础上，详细分析了全功率并网变流技术的关键要素，包括并网控制策略、功率变换器设计、电能质量控制等方面。

接着，本文探讨了直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的优势，如高效的能量转换、优良的电能质量、较低的运维成本等。

同时，也指出了在实际应用中可能遇到的问题和挑战，如电网接入稳定性、系统保护与控制等。

为了全面、深入地研究直驱型风力发电系统全功率并网变流技术，本文采用了理论分析和实验研究相结合的方法。

在理论分析方面，建立了直驱型风力发电系统的数学模型，推导了并网变流技术的关键控制方程，为后续的仿真和实验研究提供了理论基础。

在实验研究方面，搭建了直驱型风力发电系统实验平台，进行了并网变流技术的实验研究，验证了理论分析的正确性和实际应用的有效性。

本文总结了直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究成果和贡献，展望了未来的发展方向和应用前景。

通过本文的研究，希望能够为直驱型风力发电系统的发展和应用提供有益的参考和借鉴，推动风力发电技术的不断创新和发展。

二、直驱型风力发电系统的基本原理及结构直驱型风力发电系统（Direct-Drive Wind Turbine Generation System，简称DDWTS）是一种无需齿轮箱增速，直接将风力机叶片的旋转动能转化为发电机电能的风力发电系统。

直驱型风力发电系统概述1引言随着风电机组单机容量的增大，双馈型风电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生；从中长期来看，直驱型和半直驱型传动系统将逐步在大型风电机组中占有更大比例，另外在传动系统中采用集成化设计和紧凑型结构是未来大型风电机组的发展趋势。

在大功率变流技术和高性能永磁材料日益发展完善的背景下，大型风电机组越来越多地采用pmsg, pmsg不从电网吸收无功功率，无需励磁绕组和直流电源，也不需要滑环碳刷，结构简单且技术可靠性高，对电网运行影响小。

pmsg与全功率变流器结合可以显著改善电能质量，减轻对低压电网的冲击，保障风电并网后的电网可靠性和安全性，与双馈型机组（变流器容量通常为1/3风电机组额定功率）相比，全功率变流器更容易实现低电压穿越等功能，更容易满足电网对风电并网日益严格的要求［1-2］。

中国风电行业发展迅速，但与国际发展水平还有很大差距，目前主要依靠进口，对外依赖性强；基于pmsg和背靠背双pwm变流器的直驱型风电系统是一种发展很快的技术，具有优良的性能，国外大型风电厂商已有成熟的直驱风电产品，国内在理论研究与产品性能方面，都还亟需提高与改进，因此很有必要对其涉及的关键技术进行研究。

2直接驱动型风力发电系统介绍图1是典型的永磁直驱型变速恒频风力发电系统，包括永磁同步发电机（pmsg和全功率背靠背双pwm变流器，无齿轮箱。

pmsg通过全功率变流器直接与电网连接，通常极对数较多，低转速，大转矩，径向尺寸较大，轴向尺寸较小，呈圆环状；由于省去了齿轮箱，从而简化了传动链，提高了系统效率，降低了机械噪声，减小了维修量，提高了机组的寿命和运行可靠性；发电机通过变流器与电网隔离，因此其应对电网故障的能力更强，与dfig风电系统相比，更容易实现低电压穿越功能。

但是永磁材料目前的成本仍然较高；变流器容量较大，损耗较大，变流器的成本较高。

《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》篇一一、引言随着环境保护意识的提高和可再生能源的持续发展，风力发电作为一种清洁、可持续的能源利用方式，越来越受到全球的关注。

直驱型风力发电系统因其结构简单、维护方便、效率高等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。

其中，永磁同步电机（PMSM）作为直驱型风力发电系统的核心部件，其控制策略的优劣直接影响到整个系统的性能。

因此，对基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机是一种利用永久磁场产生电势和转矩的电机。

其基本原理是利用电机内部的磁场与电流的相互作用，产生转矩，驱动电机转动。

PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在直驱型风力发电系统中得到广泛应用。

三、直驱型风力发电系统概述直驱型风力发电系统是一种将风能直接转换为电能的系统，其核心部件为永磁同步发电机。

该系统通过风轮机将风能转化为机械能，再由永磁同步电机将机械能转化为电能。

由于没有齿轮箱等传动部件，直驱型风力发电系统具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点。

四、控制策略研究针对直驱型风力发电系统中永磁同步电机的控制策略，本文主要研究以下几个方面：1. 最大功率点跟踪（MPPT）控制策略：MPPT控制策略是直驱型风力发电系统的关键技术之一。

通过实时检测风速和电机转速，根据风电场的实际情况调整电机的工作状态，使系统始终运行在最大功率点附近，从而提高系统的发电效率。

2. 变频器控制策略：变频器是直驱型风力发电系统中的重要组成部分，其控制策略直接影响到电机的运行性能。

通过优化变频器的控制算法，可以实现电机的平稳启动、快速响应和高效运行。

3. 优化控制算法：针对永磁同步电机的特点，研究优化控制算法，如矢量控制、直接转矩控制等，以提高电机的运行效率和稳定性。

4. 故障诊断与保护策略：为确保直驱型风力发电系统的安全稳定运行，研究故障诊断与保护策略是必不可少的。

电气传动2015年第45卷第10期直驱式小型风力发电机MPPT 控制巩建英1，谢蓉2（1.长安大学电子与控制学院，陕西西安710064；2.西北工业大学自动化学院，陕西西安710072）摘要：以基于永磁同步发电机的直驱式小型风力发电机组为研究对象，为了在不使用机械传感器的情况下实现最大功率点跟踪（MPPT ）控制，提高系统可靠性和降低控制成本，提出了一种利用发电机输出端电压有效值和功率之间的关系曲线进行MPPT 控制方法。

该方法的主要贡献为：1）不使用机械传感器也能获得很好的MPPT 控制效果；2）通过对风力涡轮机和永磁同步发电机组成的系统进行建模，减小了理论分析和计算的难度。

仿真实验验证了所提出方法的有效性。

关键词：风力发电机；最大功率跟踪；电压—功率曲线；永磁同步发电机中图分类号：TN721文献标识码：AMPPT Control of Directly Driven Small Wind Turbine Generator SystemGONG Jian⁃ying 1，XIE Rong 2（1.School of Electronic &Control Engineering ，Chang ’an University ，Xi ’an 710064，Shaanxi ，China ；2.School of Automation ，Northwestern Polytechnical University ，Xi ’an 710072，Shaanxi ，China ）Abstract:Addressed the issues of control for directly driven small wind turbine generator system （WTGS ）basedon permanent magnet synchronous generators （PMSG ）.In order to achieve maximum power point tracking （MPPT ）with no mechanical sensors ，improve the reliability of WTGS and reduce its cost ，a method was proposed by using U -P curve to achieve MPPT.The contributions of the method were as follows ，1）a good MPPT control effect was obtained without sensors ，2）In order to reduce the difficulty of theoretical analysis and computation of the whole system ，a WTGS model consisting of wind turbine and PMSG was presented.The efficiency of the proposed method is verified.Key words:wind turbine ；maximum power point tracking （MPPT ）；U -P curve ；permanent magnet synchronousgenerator （PMSG ）基金项目：陕西省自然科学基金（2014JQ8342）作者简介：巩建英（1980-），男，博士，讲师，Email ：********************.cnELECTRIC DRIVE 2015Vol.45No.10近年来，随着新能源技术的发展，风力发电的成本不断降低，从而使得全球范围内风力发电机（wind turbine ，WT ）的安装容量剧增［1-2］。

直驱式风力发电系统电网侧三电平变流器控制策略研究李钢;许湘莲;苗亚;王舒;唐侃【摘要】文中论述了直驱式风力发电系统网侧变流器的特点,并建立了二极管箝位式三电平变流器的数学模型,根据数学模型研究了直驱式风力发电系统网侧变流器控制策略,在MATLAB/Simulink软件平台上搭建了直驱式风力发电系统网侧变流器仿真模型,验证了直驱式风力发电系统网侧变流器的功能.同时针对电容中点不平衡问题提出了一种中点平衡控制算法,在仿真验证后研制了实验装置,完成该算法的实验验证.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2014(031)006【总页数】3页(P1-3)【关键词】直驱式风力发电;网侧变流器;三电平SVPWM调制;中点平衡控制【作者】李钢;许湘莲;苗亚;王舒;唐侃【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京211106;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京211106;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京211106【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着石化能源等不可再生能源储量的不断减少，世界各国都加大了新能源发电的研究力度。

风能作为一种新型能源受到国内外研究人员的广泛关注。

在风力发电系统中，变速恒频发电技术已经得到成熟应用。

相对于双馈式风力发电机系统，直驱式风力发电系统省去了齿轮箱等中间环节，其可靠性和效率都大为提高。

直驱式风力发电系统需要全功率变流器，网侧变流器为其关键环节，其主要作用是保证网侧功率因数为1，稳定直流电压，实现无功功率独立控制。

本文在MATLAB／Simulink软件平台上建立了三相三电平SVPWM网侧变流器的仿真模型对数学模型和控制策略加以仿真验证［1－3］，在仿真验证后研制了实验装置，并在实验装置上进行了实验验证。

1 电网侧变流器数学模型网侧变流器采用二极管箝位式三电平拓扑结构，该拓扑变流器已经有成熟应用。

常规能源资源有限，而且造成了严重的大气污染。

风能是一种可再生的清洁能源，资源丰富，发电成本较低。

因此，风力发电受到了世界各国高度重视。

由于直驱型永磁同步风力发电系统机械损耗小，运行效率高，机组噪声小，正逐渐得到人们的青睐。

直驱永磁同步风力发电系统机侧变流器影响着系统输出有功功率的能力，电网侧变流器则直接影响系统输出的电能质量。

因此，对变流器的控制是整个风力发电机组中最重要的控制内容之一。

解耦控制策略被广泛应用于控制系统有功和无功，该控制策略是一种基于PI 控制器的控制策略，有控制性能好、可靠性高等诸多优点。

本文通过对直驱永磁同步风力发电系统进行数学建模，并提出基于粒子群算法来解决永磁同步风力发电系统PI 参数的设计优化。

粒子群算法，又称为粒子群优化算法（Particle SwarmOptimization ），简称PSO 算法[1]，同遗传算法类似，是一种基于迭代的优化算法。

系统初始化一组随机解，通过多次迭代搜寻最优值。

这种算法因为容易实现、精度高、收敛快等优点引起了学术界的重视，并且在解决实际问题中展示了其优越性。

文中在风速突变时，对粒子群算法PI 参数优化前后直驱永磁同步发电系统进行仿真对比。

仿真结果验证了该方法应用于风力永磁同步发电系统的有效性。

1直驱永磁同步风力发电系统的建模直驱永磁同步风力发电系统包括如下几个基本组成部分：风力机、发电机、整流器、逆变器、控制系统等。

并网逆变器是工作于逆变状态的PWM 整流器，其数学模型与PWM 整流器相同，控制策略也相似。

文中详述永磁同步风力发电系统的机侧PI 控制器设计与优化。

直驱永磁同步风力发电系统的基本结构如图1所示。

图1直驱永磁同步风力发电系统模型Fig.1Configuration of wind power generation system with D -PMSG基于直驱永磁同步风力发电系统的控制器设计与研究倪瑶，孙黎霞（河海大学能源与电气学院，江苏南京211100）摘要：直驱永磁同步风力发电系统采用了背靠背双PWM 变流器，基于解耦控制策略的PI 控制器用于实现对系统机侧和的网侧的有效控制。