基于MPPMSG及混合式3L变流器的新型风电变换系统的设计和比较

摘要

在MW级大功率直驱风电系统中,发电机出口电压等级经常采用较低的690V,因此额定电流等级比较高,这对于全功率变流器设计是不利的.常规的解决方案是采用传统的两电平变流器并联来分摊容量,但是这是一种效率不高的解决方案.相比之下,多电平变流器具有较高的效率以及优越的谐波性能,只是在低压应用中半导体成本很高,而且还存在电容电压平衡控制的问题.文中提出一种基于直驱多相永磁同步发电机(MPPMSG)的三电平混合式变流器的拓扑方案,用以替代传统的三相发电机和两电平变流器并联的方案.通过三电平变流器的串并联组合,这种新方案不仅能够克服三电平变流器电容中点电压平衡和三倍基波电压脉动,而且其成本也与常规两电平并联方案相当,最重要的是这种方案具有较高的效率.论文详细讨论了这种技术方案的拓扑结构、参数设计、电容平衡控制以及损耗等问题.