王翰斌+程帥

摘 要：根據(jù)小型并網(wǎng)風力發(fā)電的特點來看，其在實際中應用要求較大型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)使用更為方便，具備了施工簡單、成本較低、使用便捷等優(yōu)勢。而在小型并網(wǎng)風力發(fā)電中主要是通過變流器將風力發(fā)電所產(chǎn)生的電能進行轉(zhuǎn)化，并傳送到低壓電網(wǎng)中，可以說變流器控制系統(tǒng)在實際中的使用效果關(guān)系著小型并網(wǎng)風力發(fā)電的穩(wěn)定性。以下根據(jù)其變流器的作用及特點來分析其應用價值，并提出了變流器控制系統(tǒng)在實際應用中需要注意的事項，以此來保證其應用目標可以實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：并網(wǎng)風力發(fā)電；變流器；控制系統(tǒng)

風力發(fā)電作為一種能源開發(fā)新形式在近些年來得到了快速的發(fā)展，其在實際中的應用符合現(xiàn)今的環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展理念。而小型風力機組可以在一些風速較低的地區(qū)，其在極大程度上提高了風力資源的利用效率，可以說小型并網(wǎng)風力發(fā)電是一種擴大資源利用率的有效方式。而為了保證小型并網(wǎng)風力發(fā)電在實際中可以持續(xù)穩(wěn)定的輸送電能，必須要根據(jù)其特點選擇適當?shù)淖兞髌?，并且保證其控制系統(tǒng)應用的高效性及可靠性，從而提高整個發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

一、電流型逆變器在小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)中應用的重要價值

環(huán)保、節(jié)能、高效等都是小型并網(wǎng)風力發(fā)電機組所具備的優(yōu)勢，作為一種綠色能源其是社會發(fā)展中受到人們廣泛關(guān)注的一種能源應用方式。而目前在并網(wǎng)風力發(fā)電中主要是采用直接輸出的方式來進行電能使用，為此在對小型并網(wǎng)風力發(fā)電的研究中多數(shù)是對如何高效的將其接入到低壓電網(wǎng)中進行探索。因此在實際中采用變流器將風力發(fā)電機組并入低壓電網(wǎng)具有極高的應用意義。而在變流器中最主要的就是其拓撲及控制，為此在實際中對其系統(tǒng)的設計及研發(fā)影響著小型并網(wǎng)風力發(fā)電在實際中應用的效率。

二、小型風力發(fā)電逆變器并網(wǎng)控制策略特點及目標

根據(jù)對小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)查及研究發(fā)現(xiàn)，在實際中其變流器控制系統(tǒng)仍然存有很大的進步空間，能夠進行利用的風速范圍較小。因為當前并網(wǎng)逆變器所具有的使用條件導致風力發(fā)電機組并網(wǎng)發(fā)電所需的最低發(fā)切入風速受到限制，結(jié)果導致并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出功率受到影響，這必然會使得整個系統(tǒng)的成本受到影響，使得小型并網(wǎng)風機的推廣受到阻礙，針對其存在的問題以下進行了詳細研究。

1、電流型逆變器的控制的特點

在小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)當中，對電流型逆變器的控制研究是其中的重難點問題，通常是通過對逆變器進行控制而實現(xiàn)并網(wǎng)輸出電流的。所以，要使得系統(tǒng)單相電流源型逆變器并網(wǎng)得以實現(xiàn)，就一定要結(jié)合所輸出功率的大小來對逆變器所要輸出電流的幅值進行確定。而將電網(wǎng)電壓的同步信號直接進行檢測，并將其當作變流器并網(wǎng)輸出電流的跟蹤信號，不僅能夠讓系統(tǒng)并網(wǎng)快速的輸出電流，對電網(wǎng)電壓信號進行跟蹤，同時還可以實現(xiàn)同相位運行，進而使得單位功率因數(shù)輸出得以實現(xiàn)，且此控制策略的原理十分的簡單，很容易就可以達到。

2、電流型變流器并網(wǎng)控制的目標及要求

從目標上來看，小型風力并網(wǎng)發(fā)電要對逆變器輸出的并網(wǎng)電流進行控制，使其可以成為質(zhì)量較高且十分穩(wěn)定的正弦波，得到和電網(wǎng)電壓同相同頻，進而達到并網(wǎng)單位功率因數(shù)運行。從要求上來看，小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)當中，電流型變流器的并網(wǎng)控制要達到兩個方面的要求，第一，就控制原理而言，作為擾動量，電網(wǎng)要和并網(wǎng)逆變器的輸出端直接相連；第二，逆變器的并網(wǎng)輸出電流應該和電網(wǎng)電壓做到同相同頻。

三、小型風力發(fā)電逆變器并網(wǎng)控制系統(tǒng)主要軟硬件設計

1、系統(tǒng)硬件電路設計

（1）逆變主電路a

逆變主電路在控制系統(tǒng)主電路中有最為重要的作用，擔負著直流到交流的變換任務。四象限變流器形式的逆變主電路和一般電壓型主電路有所不同。在實驗的初期，為了確保逆變器不會由此而受到損害，將2Ω的保護電壓串聯(lián)到直流母線上，并且監(jiān)視電阻的壓降，這樣能夠?qū)χ绷髂妇€電流情況實時進行獲悉。

（2）DSP控制單元

在控制系統(tǒng)當中，DSP是其中的核心，不論是在對系統(tǒng)進行的實時保護上，還是系統(tǒng)的運行上都是通過DSP芯片來實現(xiàn)的。在控制系統(tǒng)的微處理器上本研究選取的時具有性能較高的16位定點DSPTMS320LF2407A，其中包括兩個專門對電動機進行控制的事件管理器，這兩個可以完成PWM的波形輸出、對能夠進行編程的PWM進行死區(qū)控制。此外，事件管理器還能夠出現(xiàn)對稱和不對稱的PWM信號，由于可以帶來更小的電流諧波，因此在此設計當中采取的是對稱的PWM信號。

（3）對電路設計進行檢測和保護

在實際應用計算機控制系統(tǒng)的過程中，一定要考慮是否具有可靠性，特別是在工業(yè)應用當中，系統(tǒng)抗干擾能力尤為明顯。為了避免發(fā)生出現(xiàn)并解決干擾現(xiàn)象，不但要適當?shù)奶幚砀蓴_源，同時還要多采取防范的手段，進而方式因為外界干擾而導致出現(xiàn)程序“死機”或是“跑飛”問題，而造成系統(tǒng)工作發(fā)生異常。另外，系統(tǒng)一定要具備對外部環(huán)境的干擾以及影響進行抵抗的能力，是否具有可靠性是對系統(tǒng)進行評判的重要指標之一。在本設計當中，為了使系統(tǒng)具有更高的可靠性，同時使用了硬件看門狗和軟件看門狗。

2、系統(tǒng)主要軟件設計

（1）對鍵盤操作程序進行設計

在整個程序設計當中，鍵盤操作程序必不可少，如果用戶想要更為便捷的控制系統(tǒng)的運行參數(shù)，就需要鍵盤在其中發(fā)揮作用。因此，在鍵盤程序中，可以對一些常規(guī)的操作，例如起動、停止以及復位按鍵等進行設計。

（2）對采樣以及保護程序進行設計

盡管在整個程序當中，系統(tǒng)采樣以及保護程序相對在設計上要相對簡單。然而，其所具有的重要作用和地位則不能忽略。通過采樣獲取的數(shù)據(jù)是否準確與整個系統(tǒng)能否正常輸出，系統(tǒng)是否穩(wěn)定具有直接的影響。而保護程序設計上則和系統(tǒng)設備的安全性具有直接的影響，在這方面，主要是對硬件看門狗電路進行配合程序，同時對孤島效應進行簡單的檢測。

（3）對主程序進行設計

系統(tǒng)主程序是系統(tǒng)的核心，接收采集信號，對采集信號進行處理，實現(xiàn)算法，輸出控制信號，輸出保護信號等。控制程序要求有固定的采樣周期，所以主程序放在定時器中斷中執(zhí)行。這樣主控制程序就不會受到諸如程序延時、鍵盤掃描、串行顯示的影響而準確地定時執(zhí)行。

結(jié)語：對于變流器拓撲在并網(wǎng)風力發(fā)電中的應用以上進行了詳細的分析，結(jié)合在并網(wǎng)風力發(fā)電中變流器應用的實際目標及要求提出了對其控制系統(tǒng)進行設計的方法，使其在應用中具備高效、實用、方便、低廉等優(yōu)點，這種控制策略可以有效的對小型風力發(fā)電機組的電機實際功率進行全面跟蹤，進而保證控制系統(tǒng)的實際應用效果。對于小型使并網(wǎng)風力發(fā)電變流器控制系統(tǒng)以上給出了理論依據(jù)，具體的應用還需在實際中不斷的探索及研究，從而保證其在發(fā)電系統(tǒng)中實際的應用水平。

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