電網故障下Z源逆變器直驅永磁風電系統的併網控制

《電網故障下Z源逆變器直驅永磁風電系統的併網控制》是依託湖南大學，由黃守道擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電網故障下Z源逆變器直驅永磁風電系統的併網控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃守道
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

Z源逆變器允許橋臂瞬時開路和短路，具有升降壓功能，省去了升壓斬波電路與死區的設定，套用於直驅永磁風力發電系統可簡化系統結構和提高可靠性。為了滿足電網運營商對風力發電機組併網運行的要求，本項目以Z源逆變器直驅永磁風電系統為研究對象，研究電網故障條件下（電網電壓對稱跌落、電網不對稱故障、電網電壓常態小值不平衡）的控制建模、持續不脫網運行的併網控制，解決電網電壓發生對稱跌落時產生的風電變流器直流側過電壓與交流側過電流；電網發生不對稱故障時風電變流器直流側過電壓、交流側過電流、直流電壓波動與交流側諧波電流；電網電壓常態小值不平衡下風電變流器直流電壓波動、交流側諧波電流與交流側不平衡電流等科學問題，建立Z源逆變器直驅永磁風電系統在各種電網故障下的適應性控制模型，獲得相應的控制策略與併網控制方法，保證系統持續不脫網運行，提高機組的運行可靠性與故障穿越能力，為Z源逆變器在直驅風力發電系統的套用奠定基礎。

結題摘要

阻抗源逆變器具單級升降壓、允許橋臂直通、無需插入死區時間等特點，將其套用於直驅永磁風力發電系統可簡化系統結構和提高可靠性。為了滿足電網運營商對風力發電機組併網運行的要求，本項目以阻抗源逆變器直驅永磁風電系統為研究對象，研究電網故障條件下的控制建模、持續不脫網運行的併網控制。（1）提出了一種適用於永磁直驅風力發電系統的新穎三相電壓型半準Z源逆變拓撲，從直通和非直通兩個狀態詳細分析了三相電壓型半準Z源逆變器的穩態工作原理，推導了半準Z源逆變器升壓因子和直通占空比的關係，得出半準Z源網路輸出電壓平均值實際上就是半準Z源網路電容電壓的穩態值。（2）分析了傳統六段式升壓SVPWM下永磁直驅風力發電HQZS變流系統阻抗源網路的輸入電感電流紋波和阻抗源網路電容電壓紋波的產生機理，提出一種改進六段式升壓SVPWM方法，抑制阻抗源網路的紋波。（3）以併網電流三相對稱為控制目標，分析了併網功率二倍頻波動的產生機理，通過在正負序同步坐標變換下電網正負序電壓分別定向的方法，抑制了併網電流的負序分量。採用比例積分諧振控制器，使流入儲能裝置的功率無靜差跟蹤發電機輸出功率和半準Z源逆變器輸出功率之差，提出了一種基於超級電容儲能的永磁直驅風力發電HQZS變流系統不對稱故障穿越策略，使電網電壓發生不對稱故障時，正序電流跟蹤效果良好，併網電流對稱，半準Z源網路電容電壓不僅不會發生大幅泵升，還消除了其二倍頻波動。本項目的研究提升了阻抗源直驅永磁風力發電系統的併網可靠性，進一步降低了系統成本，為直驅永磁風力發電系統的發展提供了一種新的思路，具有重要的科學意義和實用價值。