直驱永磁同步风力发电机导流双PWM控制策略

      为了提高效率，直驱永磁同步风力发电系统采用三电平双PWM变流器。分析了永磁同步发电机和网侧变流器的数学模型，PMSG采用转子磁场定向的矢量控制策略，网侧变流器采用电网电压定向的矢量控制策略。还详细分析了背靠背系统的中点电压数字模型，由此模型得到通过注入零序电压来平衡中点电压的方法。最后通过风力电压模拟实现，实现了系统单位功率因数发电并网，验证了系统控制策略的有效性；实现结果表明，所采用的中点电位平衡方法具有较好的动稳态平衡能力，能够实现中点电位平衡。

    直驱永磁同步风力发电机系统具有结构简单、维护方便、发电效率高、寿命长等优点，在风力发电领域得到较快的发展与应用。随着风电并网要求的提高，提高PMSG的发电效率和并网质量，越来越重要。

    S-PMSGS常采用背靠背全功率变流器进行发电并网，机侧变流器控制发电机的转速和输出功率，网侧变流器控制并网的有功功率、无功率及直流母线电压。对于D-PMSGS，全功率变流器将发电机发出变幅变频的交流电变换成与电网同频同相的工频交流电。与两电平拓扑相比，三电平拓扑具有输出谐波小、开关损耗低、功率管承受电压低等优点，故本文选用三电平背靠变流器，期望改善发电机定子电流波形，减小转矩脉动，减小并网电流谐波，提高转换效率。

    本文将三电平双PWM变流器应用于D-PMSGS，分析了其数学模型及中点电位模型，机侧变流器采用转子磁场定向的矢量控制，网侧变流器采用。网电压定向的电压、电流双闭环的矢量控制策略，实现了发电机转速稳定、母线电压稳定、单位功率因数并网和中点电位平衡。