风力发电系统中大功率变流器的应用初探

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。

风力发电技术与功率控制策略初探本文首先介绍了风力发电技术的基本原理和组成部分，包括风力发电机、变桨系统和电网连接系统等。

然后，探讨了风力发电技术中的挑战，如风速的波动性、风向的改变和风力发电机的效率等。

针对这些挑战，现有研究提出了多种控制策略，如变桨角控制、变发电机速度控制和电网连接控制等。

变桨角控制是一种常见的风力发电机控制策略，它通过调整风轮桨叶的角度来控制风力发电机的输出功率。

这种控制策略可以根据风速和风向的变化来改变桨叶的角度，从而使风力发电机在不同工况下保持最佳效率。

变发电机速度控制也是一种重要的控制策略，它通过改变发电机的转速来调整输出功率。

这种控制策略可以使风力发电机在不同风速下工作在最佳转速范围，从而提高发电机的效率。

电网连接控制是一种将风力发电机连接到电网的控制策略，它能够根据电网的需求调整发电机的功率输出，保持电网的稳定性。

风力发电技术在可再生能源领域具有巨大的潜力。

为了克服技术挑战，研究人员需要不断改进控制策略和功率控制技术，以提高风力发电机的效率和可靠性。

关键词：风力发电技术；功率控制策略；风力发电机；变桨角控制；变发电机速度控制；电网连接控制This paper first introduces the basic principles and components of wind power technology, including wind turbines, variable pitch systems, and grid connection systems. Then, the challenges in wind power technology are discussed, such as the fluctuation of wind speed, changes in wind direction, and the efficiency of wind turbines. In response to these challenges, various control strategies have been proposed, such as variable pitch angle control, variable generator speed control, and grid connection control.Keywords: wind power technology; power control strategy; wind turbine; variable pitch angle control; variable generator speed control; grid connection control.。

近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。

金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。

在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。

1. 简介近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。

金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。

在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。

2. 金风直驱型风机的原理及特点2.1. 直驱型风机之原理兆瓦级风机市场上的主流是变浆变速风机，根据结构的不同又可以分为两种：双馈型和直驱型。

双馈型采用双馈发电机，在转子绕组上串入可以四象限运行的变频器，控制定子绕组和电网之间的功率流动。

这种结构对变频器的功率要求只有系统总功率的1/3左右。

图1：双馈型变流装置示意图金风公司的直驱型风力发电机组采用永磁式发电机的形式，将电机定子绕组输出直接连接到全功率的变流器上，由变流器将电机输出变化的电压/电流转换为和接入电网电压和频率相匹配的形式。

图2：直驱型风力发电系统示意图为了降低电机成本，希望变流器具有能够调节电机内磁场的功能，因此全功率四象限变流器就成为了直驱型风机变流器的首选。

2.2. 直驱型风机之优点及和双馈机型的异同和双馈型风力发电机组相比，直驱型机组有如下特点：优点包括：省略了齿轮箱，机械系统大为简化，机械可靠性显著提高。

在发电机和电网之间采用了完全可控的全功率变流器进行功率转换，在电网侧能够自由的实现各种功能，如低电压穿越、动态无功补偿，甚至有限的谐波补偿能力。

在接入网性能方面，直驱型机组具有无以伦比的优势。

由于少了齿轮箱等传动机构，且没有附加的励磁损耗，风机整体效率较双馈机组高，理论值为3%，在吉林、内蒙多个风况相同现场的实际差异则远高于此数值。

由于没有齿轮箱、碳刷等机构，机组需要定期维护的器件数量大大降低，长期维护成本较低。

风力发电系统中的变流器模型简化方法风力发电系统中的变流器模型简化方法随着环保意识的不断提高，越来越多的国家开始关注并推广可再生能源，其中风力发电已成为各国广泛采用的一种新型能源形式。

风力发电系统通常由风力机、变速器、发电机、变流器等组成，其中变流器是将风力机产生的交流电转换为直流电，并将其输出到电网上的重要环节之一。

然而，变流器的电路结构复杂，参数异常，对系统稳定性和运行效率有着很大的影响。

因此，对风力发电系统中的变流器模型简化方法进行研究和探索，具有一定的理论和实际意义。

一、风力发电系统中变流器的功能风力机是风力发电系统的核心部件，能够将风能转化为电能，但直接输出的电能是交流电，无法直接接入电网。

因此需要通过变流器将交流电转化为直流电，再通过逆变器将直流电转化为交流电，实现电力的输出与注册。

变流器是在风能转化为电能的过程中，起到负责调节、传递、控制等作用的关键设备。

在风力机转化为交流电并输出时，变流器调整和控制电流和电压，以保证电能准确输出，并且稳定性和够用度可以得到保证。

二、影响变流器性能的主要因素1、换流方式：换流方式不同，变流器所能完成的功率也不同。

直接换流法和谐波控制换流方式能够更好地控制输出的直流电，并提高变流器的效率。

2、电压等级：电压等级越高，变流器输出的电力效率越高，但也会给变流器带来更高的压力，因此需要根据实际情况选择合适的电压等级。

3、电感电容等电参数：对变流器来说，电感电容等电参数的选取非常重要，因为它们与工作频率、过载能力、效率等关系密切。

三、变流器模型简化方法在风力发电系统中，变流器模型是一个非常复杂的数学模型，对其进行数学运算和分析需要耗费大量的时间和精力，并且存在着一定的误差。

为了更好地实现风力发电系统的运行和监测，简化变流器模型方法成为了一种重要的研究方法。

目前常用的变流器模型简化方法有以下几种：1、均值模型方法：该方法将变流器中的单芯片直接转换模型转变为平均模型，在模型计算时，忽略变流器中出现的部分损耗。

风力发电及其控制技术初探陆勇摘要：随着科学技术的不断进步，风力发电技术越发成熟起来，风力发电是一种环保、无污染的新能源发电技术，通过取之不尽、用之不竭的风力能源进行发电，来应对当前社会日益增长的用电需求。

近年来，风力发电技术获得了极大的发展，装机容量也在逐年增加。

与此同时，对于风力发电控制技术的要求也越来越严格。

风力发电技术作为兼顾综合性与复杂性的技术手段，涉及机械学、自动控制学和材料学以及力学与空气动力学等诸多学科知识内容。

同时，对风能进行科学合理的开发，不当能够有效推动我国电力行业的快速发展，同时还能有效地应对当前社会不断加剧的资源紧张局势，对社会经济可持续发展有着非常重要的现实意义。

下文结合实践，以风力发电为基础，对其当前面临的问题展开具体分析，并针对性的提出风力发电控制技术，下文能为相关工作人员提供一定的参考作用。

关键词：风力发电；控制技术；发展前景在经济社会的长期的发展进程中，对于不可再生能源的过度消耗，造成严重的环境污染问题，对生态环境造成很大破坏。

随着可持续发展理念的提出，如何在达到经济增长目标的同时，加强新型能源的开发与利用成为当前各国研究的热点问题。

风力发电作为一种重要的清洁能源，其开发和利用，不但可以有效缓解当前日益严峻的资源短缺问题，还不会对环境造成污染，因此成为清洁能源的代表，也越来越被世界很多国家所重视。

而风力发电的开发与利用离不开风力发电技术的强大支撑。

近年来，伴随科学技术的不断发展，风力发电技术也在不断创新与发展，现已成为新型清洁能源的中流砥柱。

但是相较于西方一些发达国家，国内的风力发电技术还存在很大不足，由于风力发电技术在国内起步相对较晚，相关的技术水平还极大提升。

尤其是风力发电总体性设计与调速调频等技术方面还存在很大的不足。

因此，必须要对风力发电控制技术加强研究，通过灵活运用风力发电控制技术，来有效提升风力发电效率，为人们提供充足的电力能源，推动经济社会的持续健康发展。

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。

大功率风力发电变流器的数字控制设计的开题报告1. 研究背景和意义随着清洁能源的不断发展和应用，风力发电逐渐成为重要的清洁能源之一。

在风力发电系统中，风力发电变流器作为连接发电机和电网的关键部件，扮演着将风能转化为电能并按要求并网的重要角色。

目前市场上大多数的风力发电变流器采用了传统的模拟控制方式，但由于其控制精度较低、应对复杂电网环境的能力较弱等问题，对风力发电系统的稳定性和可靠性产生了一定的影响。

因此，本课题旨在研究数字控制在大功率风力发电变流器中的应用，以提高其控制精度和可靠性，同时提高风力发电系统的整体性能和稳定性，为清洁能源的发展贡献一份力量。

2. 研究内容和方法本课题主要包括以下内容：(1) 风力发电变流器的工作原理及现有控制方式的分析。

(2) 数字控制在大功率风力发电变流器中的应用研究，包括数字信号处理、控制算法设计、控制器实现等方面的内容。

(3) 针对数字控制在大功率风力发电变流器中的应用进行实验验证和性能测试，包括控制精度、响应速度、抗扰性等方面的参数测试。

本课题主要采用理论分析和实验验证相结合的方法，使用Matlab和Simulink等仿真软件进行控制器设计和性能测试，搭建实验平台进行实验验证。

3. 预期成果和意义预期在本课题中将设计出一种基于数字控制的大功率风力发电变流器，并对其进行性能测试和实验验证，得到以下成果：(1) 实现数字信号处理、控制算法设计、控制器实现等方面的内容，提高风力发电变流器的控制精度和可靠性。

(2) 在不同的风速和负载条件下，对数字控制风力发电变流器的实验性能进行测试和分析，为其应用提供必要的理论基础。

(3) 推动数字控制技术在大功率风力发电变流器中的应用，提高清洁能源的利用率和效率，有利于推动我国清洁能源产业的发展和可持续发展。

东汽FD70/FD77风电机组变流器系统原理及应用1 变速恒频发电系统的工作原理1.1 交流电机的旋转磁场以单相交流电机为例，单相交流电机有2 个绕组，它们在空间上相差90˚正交分布，分别给2 个绕组加入时间上相差90˚的交流电。

如图1（a）所示，发电机定子上正交分布有2 个绕组，一个是AX，另一个是BY。

2 个绕组加上的电流波形如图1（b）所示。

我们规定从A 流进X 流出或从B 流进Y 流出为正方向；从X 流进A 流出或从Y 流进B 流出为负方向。

图1 单项交流电机绕组在t0 时刻，A 绕组上通过的电流为零；B 绕组上通过的电流为负的最大值。

根据电磁定律，t0 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→。

在t1 时刻，A 绕组上通过的电流为正的最大值，B 绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t0 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从上至下方向↓。

在t2 时刻，A 绕组上通过的电流为零，B 绕组上通过的电流为正的最大值，根据电磁定律，t2 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从右至左方向←。

在t3 时刻，A 绕组上通过的电流为负的最大值，B 绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t3 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从下至上方向↑。

在t4 时刻，正好回到t0 时刻的状态，两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→。

电流变化一个周期，两个绕组合成的磁场旋转一周。

旋转磁场的转速为n=60f/p。

同理，如果三相绕组在空间上按120˚对称分布，三相绕组在时间上分别加上相位相差120˚的三相交流电。

同样要在转子铁芯周围形成一个旋转磁场。

旋转磁场的转速n=60f/p。

其中，f 为三相交流电频率。

P 为磁极对数。

1 变速恒频发电系统的工作原理1.1 交流电机的旋转磁场以单相交流电机为例，单相交流电机有2 个绕组，它们在空间上相差90˚正交分布，分别给2 个绕组加入时间上相差90˚的交流电。

如图1（a）所示，发电机定子上正交分布有2 个绕组，一个是AX，另一个是BY。

风力发电变流器的发展趋势探索随着时代经济的飞速发展，风力这一可再生能源，其风力发电机组的容量逐渐增大，同时伴随着风力发电技术的飞速发展，现代化风力发电变流器不仅仅要有着相对较高的功率密度和优良的控制性能，同时也要有着较为高的可靠性，进而促进我国国民经济的整体发展。

文章则对我国风力发电系统和风力发电变流器的发展趋势积极探索。

标签：风力发电；变流器；发展趋势引言21世纪的今天，风作为地球上的一种自然现象，逐渐受到了人们的关注，随着科学技术的进步，风力发电的应运而生对全球经济的持续发展有着一定的积极促进作用。

同时风能作为一种可再生能源，不仅仅取之不尽，同样也是用之不竭的，相对来说其能源有着一定的清洁性。

而风力发电变流器随着科学技术的日益成熟，其风力发电机组自身同样也得到了一系列的改善，其发展应用前景相对广阔。

因此文章对风力发电变流器发展趋势进行探讨分析有一定的经济价值和现实意义。

1 风力发电系统及其技术的发展1.1 风力发电系统风力发电作为近些年来世界上增长相对较快的一种能源，逐渐成为能源核心发展战略之一。

就目前而言，中国风电装机总容量逐渐增大，同时风力发电同样也取得了较快的进步。

当前我国风力发电系统主要有双馈型风力发电系统和同步直驱型风力发电系统两种。

就典型的双馈型风力发电系统而言，其风力发电系统主要有多级齿轮、双馈感应发电机以及背靠背双PWM变流器，定子侧通过和电网直接相连接，其转子侧借助于背靠背双PWM变流器和电网有机的相连接，进而实现风力发电系统的变速恒频运行。

而同步直驱风力发电系统中的同步发电机的输出频率在某种程度上和电压随着转速的变化逐渐发生着变化，现代市场上的直驱式风力发电机主要有电激磁同步发电机和永磁同步发电机两种，同时同步直驱风力发电系统主要是对全功率变流器加以采用，于塔筒底部放置。

双馈型风力发电系统的优势主要有着较高的电极转速和较小的体积重量，同时变流器中仅仅通过转差功率，其容量相对较小，而双馈型风力发电系统的多级齿轮箱不仅仅存在一定的摩擦损耗和发热等情况，同时还需要定期的进行维护。

新型风电变流器的设计与研发引言：近年来，随着环境保护意识的提高和对可再生能源的需求增加，风能作为一种清洁、可再生的能源形式得到了广泛应用。

而风电变流器作为风力发电系统中的重要组成部分，在能量转换和电网连接方面发挥着关键作用。

为了提高风电发电系统的效率和可靠性，设计和研发新型风电变流器是当前工程界的一个重要课题。

一、背景介绍：风电变流器是将风力发电机输出的交流电转换为适合接入电网的交流电的装置。

传统的风电变流器存在一些问题，如体积庞大、重量沉重、效率低下等。

因此，为了解决这些问题，设计和研发新型风电变流器成为了一个迫切的需求。

二、设计原理和要求：1. 高效率和高可靠性：新型风电变流器应该具有更高的转换效率，以最大程度地减少能量的损失。

同时，它应具备高可靠性，能够在不同的环境条件下稳定运行。

2. 小巧轻便：新型风电变流器应该采用轻量化设计，以降低其自身重量和体积，方便运输和安装。

3. 先进的控制技术：新型风电变流器应能够对风力发电机的输出电流进行精确控制，以便适应不同的风速和气象条件。

同时，它应该有良好的响应速度和动态性能，以确保稳定的电网连接。

4. 低成本：新型风电变流器的设计应尽可能降低成本，以提高投资回报率，并促进风力发电的普及和推广。

三、设计与研发的关键技术：1. 功率半导体器件：选择高效、可靠的功率半导体器件，如IGBT（绝缘栅双极晶体管）或SiC（碳化硅）器件，以提高转换效率和工作稳定性。

2. 智能控制算法：采用先进的数字信号处理技术和智能控制算法，实现对变流器的精确控制和最优工作状态的选择。

3. 散热技术：设计合理的散热系统，有效降低变流器的工作温度，提高可靠性和寿命。

4. 组件集成与模块化设计：采用组件集成和模块化设计的思路，简化变流器的结构和连接方式，以降低成本和提高制造效率。

四、设计与研发过程：1. 需求分析：根据风电变流器的应用场景和性能要求，明确设计目标和功能需求。

2. 方案设计：结合现有技术和研究进展，制定创新设计方案和技术路线。

68 / CHINA MANAGEMENT INFORMATIONIZATION2016年1月第19卷第2期中国管理信息化China Management InformationizationJan .,2016Vol.19,No.21 变流技术简介所谓的变流技术实质上就是电力电子器件的应用技术，该技术以电路理论为基础，以电力电子器件构成各种电力变换的电路，对电路进行控制，形成更复杂的装置或系统。

变流技术是随着半导体器件的发展而出现的交叉新技术，从早期的以晶闸管为代表的分立器件，发展为功率集成器件，到现在的功率集成电路。

目前，在器件结构上，已经开发出具有智能化功能的模块，而在器件的控制模式上，也从原本的电流型控制发展为电压型控制，由此不但降低了栅极的控制功能，还使器件导通与关断的转换速度大幅度提升，器件的工作频率随之提高。

变流技术的应用范围涉及以下几个方面：一是整流，可实现AC/DC 变换；二是逆变，可实现DC/AC 变换；三是变频，可实现AC/AC(AC/DC/AC)变换；四是斩波，可实现DC/DC 变换；五是静止式固态断路器，可实现无触点的开关与断路器功能，能控制电能的通断。

现阶段，变流技术已经非常成熟，其以自身的特点，被广泛应用于电力系统当中，下面本文重点对变流技术在风力发电系统中的应用进行分析。

2 风力发电系统变流技术的应用2.1 直驱式风电系统网侧变换器永磁直驱式风电并网系统中，主要包括以下设备：永磁同步发电机、三相整流器和三相逆变器以及输出滤波器等。

作为该系统核心的并网变流技术一直是业内人士研究的重点课题，随着研究的不断深入，VSR （三相电压源型整流器）在该系统中获得了广泛应用。

VSR 有两种控制模式，一种是输出电流，另一种输出电压。

前者是通过对并网电流大小的调节对并网的有功和无功功率进行控制，其特点是响应速度快、功率因数高。

然而，因这种控制方式的输出具有电流源的特性，故此无法直接供给负载使用。

风力发电网侧变流器控制策略研究的开题报告一、研究背景与意义随着清洁能源的重要性越来越被人们所认识，风力发电作为可再生清洁能源之一，发展迅速。

风力发电系统中，变流器起到了非常重要的作用，将风机发出的交流电转换为适合接入电网的直流电。

然而，变流器的控制策略对风力发电系统的运行、维护等诸多方面都具有重要意义。

目前，国内外对于风力发电系统变流器控制的研究已经取得了长足进展，多种变流器控制策略被提出并广泛运用。

但是，由于风力发电系统的复杂性、多变性以及对系统稳定性、效率、经济性等方面的要求不断提高，对于变流器控制策略的研究和优化仍然具有挑战性。

因此，本文旨在深入研究风力发电网侧变流器控制策略，探索优化风力发电系统稳定性、效率和经济性的方法，为风力发电系统的可持续发展提供技术支持。

二、研究内容和方法本文主要研究风力发电系统中的网侧变流器控制策略，包括以下内容：1. 对于目前常用的变流器控制策略进行分析和总结，包括直接功率控制策略、电压源逆变策略等。

2. 基于对不同控制策略的对比分析，提出一种新的改进策略，并通过仿真实验等手段验证其有效性。

3. 通过实验平台，验证改进策略的性能表现，评估其可实现性。

4. 对比分析改进策略应用前后的差异，得出结论和提出优化建议。

本文将采用仿真实验和实验平台验证相结合的方法进行研究，具体步骤如下：1. 首先利用Matlab/Simulink建立基于PSCAD/EMTDC电力系统仿真环境的风力发电系统模型，实现不同变流器控制策略在理论上的对比分析。

2. 根据不同控制策略在仿真实验中的表现结果，提出改进策略。

3. 设计并构建实验平台，并对改进策略进行验证和优化。

4. 分析比较改进策略前后的差异，得出结论和提出优化建议。

三、研究预期成果本文主要预期通过对于风力发电系统中的网侧变流器控制策略的研究，得出以下成果：1. 建立风力发电系统仿真模型，分析和总结目前主流的变流器控制策略，并提出一种新的改进策略。

大功率高压变频装置在新能源发电中的应用与发展前景分析随着全球对可再生能源的需求不断增加，新能源发电技术正成为解决能源与环境问题的关键。

在新能源发电过程中，大功率高压变频装置发挥着重要的作用。

本文将从应用领域、发展现状和发展前景三个方面进行分析，以展示大功率高压变频装置在新能源发电中的关键地位。

首先，大功率高压变频装置在风力发电中的应用不可或缺。

风力发电已成为新能源发电的重要方式，而大功率高压变频装置能够将风力转换为电能的高效率。

通过将风机机组的变频功率调节到最佳点，大功率高压变频装置能够最大程度地提高风力发电机组的能量转换效率，并且减少机组的振动和噪音。

同时，大功率高压变频装置还能够实时监测风机机组的运行状态，以提高运维效率和延长设备寿命。

另外，大功率高压变频装置在太阳能光伏发电中也扮演着重要的角色。

太阳能光伏发电是新能源发电中最常见的形式之一，而大功率高压变频装置能够将太阳能转换为稳定的交流电能。

太阳能光伏发电系统的功率波动较大，通过使用大功率高压变频装置，可实现对太阳能电池板输出电压和电流的稳定调节，以确保光伏系统的最佳工作状态。

此外，大功率高压变频装置还能够实现并网发电和离网供电的切换，以应对不同的用电需求。

除了风力发电和太阳能光伏发电，大功率高压变频装置在新能源发电中还有其他应用领域。

例如，生物质发电是利用生物质作为燃料进行发电的一种方式，而大功率高压变频装置可以实现对生物质锅炉燃烧系统和发电机组的精确控制，以提高发电效率和降低排放。

另外，海洋能发电、地热能发电和潮汐能发电等新兴能源形式也都需要大功率高压变频装置的支持，以实现能量的转换和利用。

目前，大功率高压变频装置在新能源发电中的应用已取得了显著进展。

通过技术创新和研发投入，大型变频装置的效率大幅提高，产品性能也得到了持续优化。

同时，与传统发电设备相比，大功率高压变频装置具有体积小、重量轻、响应速度快、运行稳定等优势，极大地提升了新能源发电系统的整体性能。

高压大功率直驱并网型风力发电变流器拓扑分析摘要：文章概述了国家新能源政策以及风力发电的发展现状，研究了直驱型风电机组全功率并网变流技术的现状，比较现有的常规直驱型风电变流器的拓扑结构的优劣，并比较大功率高电压风力发电变流器拓扑结构的优劣，提出了两种新型高压大功率风力发电机的变流器拓扑。

关键词：风力发电；大功率；直驱式1 概述随着经济的快速发展，人们对电力的需求越来越大，目前，我国的发电方式主要是火力发电，而火力发电所需的化石能源是不可再生资源。

因此，开发和利用新能源和可再生能源是解决能源和环保问题的重要措施之一。

近年来，我国的风电产业发展迅速，“十二五”期间，我国风电装机规模持续迅猛增长。

2011年并网风电装机容量达到4700万千瓦，取代美国跃升为世界第一风电装机大国；2012年发电量达1008亿千瓦时，首次超过核电。

截至今年9月底，我国风电并网装机规模为10885万千瓦，占全部发电装机的7.9%。

经过近几年风力发电技术的迅速发展，以及对风力发电系统各自的优势和特点的研究，双馈发电机系统和直驱风电系统成为了大功率MW级风力发电的趋势。

今后将量产3.3MW以上，输出电压为10kV的大功率风力发电机[1]，现有的风力发电变流器拓扑将不适合于大功率风力发电机，但是对适用于高压大功率风力发电机的变流器拓扑研究还较少，因此文章所研究的拓扑具有很强的现实意义。

2 风力发电变流器研究现状直驱型风力发电机是一种需要全功率变流的风力发电机，随着电力电子技术发展的越来越成熟，全功率风力发电变流器的制造成本大为下降，风力发电机的直驱化也是当前研究的一个热点。

目前大部分风力发电机与风轮不是直接相连，而是中间通过齿轮箱相连，齿轮箱不仅降低了系统的效率，增加了系统的成本，而且齿轮箱很容易出现故障，是目前风力发电机组的故障点之一。

而直驱式风力发电并网变流机组没有齿轮箱，发电机直接与风轮相连，增强了系统的稳定性，提高了系统运行的效率。