文档介绍：2014年继续教育电气工程专业可再生能源系统中的电能变换与控制技术学****心得

能源是人类经济及文化活动的动力来源。在 20世纪的一次能源结构中，主要是
石油、天然气和煤炭等化石能源。经过人类数千年，特别是近百年的消费，这些功能，同时还能对发电机输出电压电流进行功率因数校正。这种结构增加了两个电感以及一个输入低通滤波器，但是减少了一个电容器，在系统成本没有增加太多的情况下实现了对发电机输出电压电流的功率因数校正，提高了发电机有功功率输出能力，减小了电流谐波含量，进而降低了发电机损耗，提高了系统效率。
图2-6带三相单管Boost PFC的直驱系统结构图
(2)三相单管整流电路工况分析
三相单管整流电路的主电路如图 2-7所示，为实现自动功率因数校正，电路工作在断续电流模式(DMC
图2-7三相单管Boost PFC主电路
(3)三相单管整流电路控制策略
三相单管整流电路控制简单，可靠性高，其控制方法如图 2-9所示。控制系统只
采用一个电压外环，实现功率因数校正及稳定输出电压的目的。输出电压与参考电压
的差值经过PI调节后，通过限幅环节保证系统工作在 DCM再通过PWM合定功率管开
关信号，系统控制简单，可靠性高。
图2-9三相单管整流电路的控制器原理图
三相单管整流器的开关频率固定、元件数量少、成本低、控制简单、可靠性高,
应用于直驱型风力发电系统中，可以对发电机输出进行功率因数校正，提高发电机有
功功率输出能力，减小电流谐波含量，降低发电机损耗，提高了系统效率，具有一定的应用前景。
PW谴流方案
采用PW灌流方案可以实现稳定的直流电压输出，且输人侧的电流波形良好，功
率因数可调，具备宝贵的四象限运行能力。然而其结构和控制方法较为复杂，成本较
高。但是随着电力电子技术特别是开关器件制造技术的发展， PW悭流器的成本问题已
经有所缓和，应用场合越来越广泛，已经成为了未来变流技术的一种趋势。
PW悭流器的基本拓扑如图2-13所示，对于三相整流场合来说，主拓扑部分即为三相全桥电路，开关管采用IGBT、MOSFE等全控型器件。三相输人侧串联三组输入端电感，直流输出侧并联电容。
图2-13三相PW庵流器的开关等效电

斩波技术实现的是直流到直流的变换，直接驱动型风力发电系统中，采用不可控整流方案的场合很多，此时发电机（通常采用永磁发电机）发出的三相电通过三相不可控整流桥整流后，再进行逆变然后并网发电。但由于同步发电机在低风速时输出电压较低，无法将能量回馈至电网，因此实用的电路往往在直流侧加人一个 Boost升压电路，在低速时，由升压电
路先将整流器输出的直流电压提升。采用此电路可使风力发电机组运行在非常宽的调速范围。Boost电路是风力发电系统中主要用到的斩波技术，其具有输人电流连续、拓扑结构简单、效率高等特点。
Boost斩波器
Boost斩波器是常用的DC/DC升压斩波器，其拓扑如图 3-1所示。
图3-1中，5nt表示输入电压，Uo表示输出电压，Ro为负载。采用不同的占空比控制开关 S,便可以控制输出电压。
图3-1 Boost电路拓扑
Boost斩波器PFC控制
结合风力发电场合，鉴于功率因数校正目的，有必要利用
Boost电路
完成PFC的功能。目前在Boost技术中常用的两种 PFCS调整器控制方法是固定频率（FF） PWMf□过渡模式（TM PWM固定开通时间，变频）技术。前者利用平均电流模式控制，控制技术及控制芯片较为复杂，需要较多的外围元件，Boost电感工作在连续导通模式（CCM）Fo后者利用简单的峰值电流控制，只需要很少的外围原件， Boosl电感工作在介于连续和断续
模式的临界情况下。对于给定的功率输出， TM方式比FF-CCM&式的峰值
电流更大，因此TM方式多用于小功率场合，而 FF-CC昉式用于大功率场合。
固定关断时间集合了 FF和TM两者的优点。控制方法和 TM PFC一样简单，也是利用峰值电流控制，只箝在一个标准的 TM控制器核心周围增
加几个无源组件，易于实现。不需要斜率补偿，电流回路无条件稳定。升压电感器无需辅助绕组。EMI （电磁干扰）滤波器滤波简易，高频电流纹波与FfCCMPFC勺相同。效率高，传导功耗与 FF-CCM PFC勺相同；与电容和二极管反向恢复相关的功耗低于 FF-CCMS向恢复不像在FF-CC时那样
关键。

基于晶闸管的逆变方案
如图4-1所示，系统中整流部分采用三相不可控整流，逆变器的开关管采用晶闸管，并在网侧并联电容器进行无功功率补偿