摘要：近年来，小型并网风力发电变流器控制系统得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了小型风力发电逆变器并网控制策略特点及目标，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其主要软硬件设计问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：小型；并网风力发电；变流器；控制系统
1前言
小型风力发电机在进行运作的过程中，无需使用燃料，而且也不会给环境带来什么有害的物质，具有极高的环保价值。和小型离网型风力系统比较来看，并网型风力发电不用通过储能装置就可以进行电量的输出，具有更为节能、经济、环保的特征。而和大型风力发电系统比较来看，小型风力并网发电又不论是在安装上十分的方便，同时还具有建设周期较短，成本不高，应用非常便捷等优势。因此，利用并网逆变器将电能从小型风力发电机组进行输出，并将其并到低压电网中是当前对小型风力发电进行应用的重要研究趋势，受到了越来越多研究人员的关注。但是，应该看到，在对小型风力并网发电技术进行研究的过程中，电力电子变换器拓扑及其控制策略问题是其中的难点，所以研发出成本较低、实用高效的新型拓扑结构和控制策略将对于风力发电技术的发展影响较为深远。
2小型风力发电逆变器并网控制策略特点及目标
当前，在小型风力发电系统当中所应用的并网逆变器常常具有一些问题。首先，能够进行利用的风速范围较小。因为当前并网逆变器所具有的使用条件导致风力发电机组并网发电所需的最低发切入风速受到限制，结果导致并网系统的输出功率受到影响，这必然会使得整个系统的成本受到影响，使得小型并网风机的推广受到阻碍。而电流型逆变器的并网控制以及最大功跟踪是小型风力并网发电系统的关键控制技术，因此，对于电流型逆变器的控制策略进行研究和探讨非常的重要。
2.1电流型逆变器的控制的特点
在小型并网风力发电系统当中，对电流型逆变器的控制研究是其中的重难点问题，通常是通过对逆变器进行控制而实现并网输出电流的。所以，要使得系统单相电流源型逆变器并网得以实现，就一定要结合所输出功率的大小来对逆变器所要输出电流的幅值进行确定。而将电网电压的同步信号直接进行检测，并将其当作变流器并网输出电流的跟踪信号，不仅能够让系统并网快速的输出电流，对电网电压信号进行跟踪，同时还可以实现同相位运行，进而使得单位功率因数输出得以实现，且此控制策略的原理十分的简单，很容易就可以达到。
2.2电流型变流器并网控制的目标及要求
从目标上来看，小型风力并网发电要对逆变器输出的并网电流进行控制，使其可以成为质量较高且十分稳定的正弦波，得到和电网电压同相同频，进而达到并网单位功率因数运行。
从要求上来看，小型并网风力发电系统当中，电流型变流器的并网控制要达到两个方面的要求，第一，就控制原理而言，作为扰动量，电网要和并网逆变器的输出端直接相连；第二，逆变器的并网输出电流应该和电网电压做到同相同频。
3小型风力发电逆变器并网控制系统主要软硬件设计
3.1系统硬件电路设计
3.1.1逆变主电路
逆变主电路在控制系统主电路中有最为重要的作用，担负着直流到交流的变换任务。四象限变流器形式的逆变主电路和一般电压型主电路有所不同。在实验的初期，为了确保逆变器不会由此而受到损害，将2?的保护电压串联到直流母线上，并且监视电阻的压降，这样能够对直流母线电流情况实时进行获悉。在实际的实验过程中，Udc电网电压是通过调压器进行整流之后而输出的，这样不但能够使系统的电压等级降低，同时也能够逐步对系统的问题进行排查。由于Udc是通过调压器而得到的，所以无法起到隔离的功效，因此逆变器交流输出侧是不可以直接并网的，在实验当中是通过隔离变压器隔离以后在通过调压器实现并网的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.2主电路总体结构
为了确保系统安全，同时方便进行实验的调试，实验主电路通常选取的是对电压等级进行降低，隔离变压器的手段。为了可以更为便利的获取改变的直流电压，在主电路系统当中选取了调压器和二极管整流的方法，当进到逆变器以后，通过控制算法，系统将信号输出，之后在通过隔离变压器，进而达到把设备和电网进行隔离的目的。在这种状况下，假如设备发生了短路等故障，就不会由于混乱而造成危险；假如电网在小幅度上发生波动，也不会让设备的运行受到影响。最后，通过调压器的调节以后并到电网当中。从实际上来看，系统能够在处于直流电压存在波动的状况下自动进行调节，而输出与要求相符的并网电压。因此在这里面所加的网侧调压器目的是为了配合实验调试。
3.1.3DSP控制单元
在控制系统当中，DSP是其中的核心，不论是在对系统进行的实时保护上，还是系统的运行上都是通过DSP芯片来实现的。在控制系统的微处理器上本研究选取的时具有性能较高的16位定点DSPTMS320LF2407A，其中包括两个专门对电动机进行控制的事件管理器，这两个可以完成PWM的波形输出、对能够进行编程的PWM进行死区控制。此外，事件管理器还能够出现对称和不对称的PWM信号，由于可以带来更小的电流谐波，因此在此设计当中采取的是对称的PWM信号。
3.1.4对电路设计进行检测和保护
在实际应用计算机控制系统的过程中，一定要考虑是否具有可靠性，特别是在工业应用当中，系统抗干扰能力尤为明显。为了避免发生出现并解决干扰现象，不但要适当的处理干扰源，同时还要多采取防范的手段，进而方式因为外界干扰而导致出现程序“死机”或是“跑飞”问题，而造成系统工作发生异常。
3.2系统主要软件设计
3.2.1蓄电池
蓄电池可以为独立运行的小型风力发电系统提供其所需要的能量，因为需求不同，负载功率也会有所变化，同时受到大气环境的影响，风能大小也会也有所差异，所以，为了能够让负载的端电压保持稳定，一定要加入蓄电池，从而达到系统输入和输出能量之间的平衡状态，实现对系统功率进行调节的目标。
3.2.2对键盘操作程序进行设计
在整个程序设计当中，键盘操作程序必不可少，如果用户想要更为便捷的控制系统的运行参数，就需要键盘在其中发挥作用。因此，在键盘程序中，可以对一些常规的操作，例如起动、停止以及复位按键等进行设计。
3.2.3对采样以及保护程序进行设计
尽管在整个程序当中，系统采样以及保护程序相对在设计上要相对简单。然而，其所具有的重要作用和地位则不能忽略。通过采样获取的数据是否准确与整个系统能否正常输出，系统是否稳定具有直接的影响。而保护程序设计上则和系统设备的安全性具有直接的影响，在这方面，主要是对硬件看门狗电路进行配合程序，同时对孤岛效应进行简单的检测。
3.2.4对主程序进行设计
系统主程序是系统的核心，接收采集信号，对采集信号进行处理，实现算法，输出控制信号，输出保护信号等。控制程序要求有固定的采样周期，所以主程序放在定时器中断中执行。这样主控制程序就不会受到诸如程序延时、键盘扫描、串行显示的影响而准确地定时执行。
4结束语
综上所述，加强对小型并网风力发电变流器控制系统的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的变流器控制系统应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1]王瑞.小型风力发电变流器控制系统[D].山东建筑大学.2016（10）：60-62.
[2]喻莉.小型风力发电并网系统变流器的控制研究[D].合肥工业大学2017（01）：115-116.
[3]王宾.风力发电并网系统变流器应用[D].价值工程.2016（09）：88-89.
论文作者:翟云飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：逆变器论文; 系统论文; 变流器论文; 风力发电论文; 调压器论文; 电压论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第9期论文;