0 引言

　　風力發電是目前最具有形成規模化和最具備商業(ye) 化的可再生能源技術。而實際上風力發電在很大程度上取決(jue) 於(yu) 變速恒頻發電係統的發展，變速恒頻發電係統已經成為(wei) MW級以上風力發電機組的主流技術。所謂變速恒頻，就是通過調速控製，使風力發電機組風輪轉速能夠跟隨風速的變化，最大限度地提高風能的利用效率，有效降低載荷，同時風輪及其所驅動的電機轉速變化時，保證輸出的電能頻率始終與(yu) 電網頻率一致。

　　變速恒頻風力發電係統主要分為(wei) 雙饋式和直驅式兩(liang) 種類型。雙饋式由於(yu) 其變流器串聯在雙饋發電機的轉子繞組中，其容量隻有係統總功率的1/4~1/3，有效地降低了係統成本；與(yu) 雙饋式相比，直驅式采用低速永磁同步發電機結構，無齒輪箱（或半直驅式，采用一級齒輪箱），也無滑輪，機械故障少，損耗小，運行效率高，維護成本低，但是，由於(yu) 直驅式采用係統全功率傳(chuan) 輸，初始成本相對較高。

　　目前國內(nei) 許多高校、研究所和企業(ye) 主要研究、跟蹤，消化吸收雙饋式並網變流器，而我們(men) 公司近年來利用多年研究開發大功率變頻器主電路拓撲和回饋並網控製技術的優(you) 勢，專(zhuan) 注直驅式風力發電並網控製技術的開發，成功研製出該產(chan) 品，並已安裝調試於(yu) 內(nei) 蒙古包頭市，現已成功運行數月，且無故障記錄。

1 控製原理

　　MW級大功率直驅式並網變流器采用多單元並聯結構，單個(ge) 單元的主電路拓撲采用交-直-交電壓型結構，如圖1或圖2 所示，圖1采用二極管不控整流和Boost升壓穩壓電路，圖2采用PWM全控整流電路。

　　采用圖1主電路拓撲，通過Boost 升壓穩壓環節將很好地控製後端逆變器的輸入直流電壓，即不論二極管不控整流的輸出直流電壓變化多大，通過Boost 升壓穩壓電路後，其直流電壓基本穩定，使後端逆變器調製度範圍好，提高運行效率，減小損耗，同時，Boost 電路還可以對永磁同步發電機輸出側(ce) 進行功率因數校正。

　　采用圖2 主電路拓撲，通過PWM 可控整流技術，可以很好地處理發電機端的交流電壓不穩、諧波較大和直流側(ce) 電壓變化大的問題，是最具發展前途的主電路結構方式。兩(liang) 種主電路各有各的優(you) 缺點。控製上采用電流內(nei) 環，電壓外環雙閉環矢量控製技術。

　　各個(ge) 單元采用載波移相多重化技術，無須額外增加濾波器，便能使網側(ce) 電流諧波失真係數THD＜國標5%的要求。

2 技術特點

　　山東(dong) 新風光電子科技發展有限公司利用多年研製低壓大功率變頻器的主電路拓撲和能量回饋並網技術，成功研製並已成功用於(yu) 風力發電項目中的直驅式風力發電並網變流器，其技術特點有：

　　1）控製上采用電壓電流雙閉環矢量控製，呈現電流源特性，電流環是直驅式風力發電並網變流器控製的核心；

　　2）變流器對電網呈現電流源特性，容易做多單元並聯，易於(yu) 大功率化組裝，各個(ge) 單元之間采用多重化載波移相，極大地減小了網側(ce) 電流總諧波；

　　3）網側(ce) 逆變器采用三電平電路拓撲，適應網側(ce) 電壓範圍廣，同時也有益於(yu) 減小網側(ce) 諧波電流；

　　4）MW 級變流器需多個(ge) 單元並聯組合，係統控製會(hui) 自動分組工作，很容易線性化並網回饋功率，易於(yu) 整個(ge) 風電項目的係統控製，同時有益於(yu) 減小電流總諧波；

　　5）並網變流器采用先進的PWM控製技術，可以靈活調節係統的有功和無功功率，減小開關(guan) 損耗，提高效率，自動使並網功率最大化；

　　6）動態響應快，根據風電整體(ti) 控製，可以瞬時滿足大範圍功率變化要求，適應性強；

　　7）具有過熱、過流、短路、旁路、網側(ce) 電壓異常等各種保護功能，具有多種模擬量和數字量接口，具有CAN總線或RS485串行總線等接口，與(yu) 風電項目中的其它部分連接方便，控製靈活。

3 實驗波形分析

　　圖3 是並網電流為(wei) 60 A 時的網側(ce) 電壓電流波形圖，圖4是並網電流為(wei) 100 A時的網側(ce) 電壓電流波形圖。從(cong) 兩(liang) 圖可以看出，網側(ce) 電流正弦化，且與(yu) 電網電壓反相，呈現負的單位功率因數，同時也能觀察到隨著電流的增大，網側(ce) 電流的諧波失真係數（THD）越來越小，即整體(ti) 效率越來越高。

4 結語

　　直驅式風力發電並網變流器采用交-直- 交三電平電壓型主電路拓撲，呈控製電流源特性，容易並聯，易於(yu) 大功率化組裝，網側(ce) 電流正弦化，可以軟並網，對電網無衝(chong) 擊，無汙染，可以廣泛用於(yu) 風力發電等可再生能源項目中。