改善能源结构,发展新的可再生能源,减轻对环境的污染,提高电能质量,已成为我国能源工业关注的一个热点。风能不仅是目前最有开发利用前景的一种新能源,而且是应用技术最成熟的可再生能源,随着风能的开发和利用,风力发电相关技术也取得了显著的进步,并逐渐成为能源技术中的一个重要分支。本文主要研究当前风能利用中的并网变流器与相关工程技术问题。 本文的主要研究内容有: 1.三相电压源型并网变流器的拓扑结构与控制策略研究。详细分析风力发电用并网变流器拓扑与工作特点,根据变流器在三相静止坐标系的数学模型,利用Matlab/Simulink建立了基于开关函数的仿真模型和控制系统研究平台,分析了PWM信号对变流器输出波形的影响。 2.针对采用不同滤波器结构的并网变流器控制系统进行研究。对比了采用不同控制变量进行网侧电流控制时并网变流器系统的稳定性。针对采用T型滤波器的大功率风力发电用并网变流器系统,提出利用变流器输出电流闭环控制与电压电流双前馈补偿相结合的控制策略,并对控制系统进行了仿真设计,分析了电网电压前馈和电流前馈对控制系统的动态性能与静态性能的影响,并通过仿真实验证明,采用该控制策略的变流器系统不仅响应速度快而且具有较好的抗干扰性和鲁棒性。 3.从稳态和瞬态两个角度,分析了电压型PWM变流器常采用的L滤波器电感参数的约束条件。在此基础上,针对大功率并网变流器的PWM信号开关频率较低,导致输出电流中含有较大的开关频率谐波,采用典型L滤波器抑制需要较大电感量,为有效抑制低开关频率造成的电流谐波同时降低输出滤波器电感设计,在并网变流器中引入T型滤波器取代典型的电感滤波器,并给出了T型滤波器的约束条件和工程设计方法。仿真实验证明采用T型滤波器可以提高并网变流器的输出电能质量,降低滤波器的体积和成本。 4.对风力发电用大功率并网变流器的主电路进行了研究。结合IGBT的工作特点和性能参数,对大功率IGBT所采用的驱动电路进行了设计,并给出大功率