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OMAL瑪爾九開關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
伴隨著大規(guī)模風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)容量在整個電力系統(tǒng)中的比例日益提高，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)故障時的低電壓穿越運(yùn)行是風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)范對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要要求之一。目前，雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電市場上占有較大份額，因此提高雙饋發(fā)電機(jī)的低電壓穿越能力是一項亟待解決且挑戰(zhàn)的研究熱點。

OMAL瑪爾九開關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
目前，針對雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越問題，一種不增加硬件成本、不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法是通過變流器的勵磁控制策略實現(xiàn)的。但是這種方法需要較大的變流器容量，這部分容量在系統(tǒng)正常運(yùn)行下會造成浪費(fèi)。典型的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常采用背靠背雙PWM變流器。本文提出用新型OMAL九開關(guān)變換器替代背靠背變流器來實現(xiàn)雙饋機(jī)組的低電壓穿越，并且在正常運(yùn)行時，OMAL九開關(guān)變換器的容量又能得到充分利用。OMAL九開關(guān)變換器是通過開關(guān)管復(fù)用將背靠背變流器的十二個開關(guān)管縮減為九個而組成的新型AC/AC拓?fù)?。該拓?fù)渚哂兴瞄_關(guān)器件少、結(jié)構(gòu)簡潔的特點，通過其*的SPWM調(diào)制，可以實現(xiàn)與背靠背變流器同樣的功能。但由于OMAL九開關(guān)變換器特殊的結(jié)構(gòu)，其直流母線電壓將會比背靠背變流器直流側(cè)電壓高很多，并且每個開關(guān)管的耐壓耐流容量也要比背靠背變流器中的高，這是其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所固有的缺陷。但這在雙饋風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用場合，缺陷能夠轉(zhuǎn)化成優(yōu)勢。因為較高的直流側(cè)電壓和較大的器件容量使其較容易實現(xiàn)低電壓穿越的勵磁控制。而在正常工況下，又可以充分利用變換器的九個開關(guān)器件，不造成容量的浪費(fèi)。因此，將OMAL九開關(guān)變換器作為雙饋風(fēng)電機(jī)組的變流器，無論是在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行還是在故障下的穿越運(yùn)行，都顯示出了比背靠背變流器更有優(yōu)勢。通過對OMAL九開關(guān)變換器的調(diào)制原理進(jìn)行深入分析，得出其在雙饋發(fā)電機(jī)組中的端口對外等效形式，從而將基于OMAL九開關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等效為網(wǎng)側(cè)等效部分和機(jī)側(cè)等效部分，簡化了系統(tǒng)的分析。在d軸電網(wǎng)電壓定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，分別對網(wǎng)側(cè)等效變換器和機(jī)側(cè)等效變換器進(jìn)行建模分析，給出其控制策略，結(jié)合OMAL九開關(guān)變換器的調(diào)制條件給出了每一部分正常運(yùn)行的調(diào)制控制框圖，并通過仿真和實驗驗證系統(tǒng)控制策略的正確性。

OMAL瑪爾九開關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
對于在電網(wǎng)電壓跌落的低電壓穿越過程中，結(jié)合一臺典型的兆瓦級雙饋發(fā)電機(jī)分析了OMAL九開關(guān)變換器在開關(guān)器件電流容量和直流母線電壓方面相對于背靠背變流器的優(yōu)勢。在一種簡單抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過流的勵磁控制策略下，通過兩種系統(tǒng)的電壓跌落仿真驗證了OMAL九開關(guān)變換器在雙饋機(jī)組低電壓穿越中的優(yōu)勢。