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摘要：本文分析了多级变流器中中性点电位不平衡的机理，提出了一种有效抑制中间点电位偏差的控制算法。本文利用matlab/simulink仿真软件建立了一种多电平PWM整流器模型，对多电平逆变器的中立电压不平衡控制模式进行了抑制，建立了一套完全连续的直驱动风系统。仿真分析，验证了提出的中性的抑制电压补偿控制策略的实用性和可行性，多级转换器中性点电压偏移问题得到有效抑制，低开关频率条件下，输出谐波含量低，良好的输出波形的特点，适合在高压大功率风力发电系统中的应用。
关键词：风力发电；多电平逆变技术；分析；研究
1风力发电系统分类
1.1恒速恒流系统
该系统是指在发电过程中产生电能并保持其转速的恒定的频率能量。虽然该系统结构简单，但存在诸多缺点：风速变化，风速恒定，风能利用效率降低。当风速突然变化时，风的变化对主轴、齿轮箱、发电机等都有很大的压力。当组合起来时，产生了一个大的冲击电流；异步发电机被用来产生活跃的电力，同时消耗了无功功率。因此，变速风机组越来越受到人们的关注。
1.2变速恒频电力系统
发电机在系统中，当风速改变时，它的转速也会改变，恒定的频率能与电网频率一致。该系统允许风力涡轮机以最高风速低于额定风速，从而产生比恒速运转更多的能量。当风速特别大时，风能以动能的形式储存在动能的形式中，动能释放能量并将其输送到网格中。它的平稳安全是有保证的。
近年来，直接驱动的永磁风力发电机组逐渐显示出其发展的潜力。它采用永磁同步发电机和变流装置，消除齿轮箱和滑环电刷的薄弱环节。因此，该系统已成为风力发电技术的重要发展方向。该系统允许将电力反馈给电网，而设备就是转换器。因此，在设计中，变频器的响应速度、可靠性和网络特性要求较高。这一技术的掌握对促进风力发电的发展和提高可再生能源的自主创新能力具有重要意义。
作为一种清洁的可再生能源，风能前景广阔。摘要近年来，随着单机容量的增加，直接驱动变速恒频技术在风力发电领域得到了重视。永磁同步发电机直接驱动与风机直接耦合，不需要提高速度齿轮箱，提高系统运行的可靠性和效率，降低系统的运行维护成本和噪声。
直接驱动型风力发电系统，发电机和电网之间采用全功率逆变器供给，逆变器功率大，输出电压高，注意一个电网谐波含量低，功率因数变换器可以实现统一。进一步增加容量的风力涡轮机，最初的两级逆变器由于能力的限制和输出电平的数量已经不能满足要求风力发电系统的变流器，大功率多电平逆变器拓扑结构被广泛关注。变频器采用多电平方法，可在传统电源电压多电平输出电压的基础上获得，更接近正弦波形，降低开关设备的电压压力，降低开关损耗，获得更大的输出功率。
级联级多级变换器的设备较少，易于模块化和封装，输出电压波形很好，可以降低滤波器的成本。摘要采用级联多级逆变器代替传统的二电平逆变器。采用载波相位变换的SPWM调制方法，采用主动和无功功率的双闭环控制策略。摘要根据最大风速的原理，通过变换风速模拟了在madab环境下的逆变器的输出特性，并分析了在直接驱动风力系统中应用级联多级逆变器的应用。
2风电系统中的多电平变流技术
2.1二极管箝位多层技术
如图1所示，二极管箝位式三电平变换器，应用形式成熟。逆变器结构由双回PWM、逆变器端和整流端组成，是二极管夹钳式三电平变换器。直流侧串两种相同规格的电容器，其中一种是三电平变流器夹紧点。
图1 二极管箝位型三电平背靠背双PWM变流器结构
该转换器具有多变量和脉冲宽度调制的优点：交流端不再需要变压器连接，因此传输带宽很好，动态响应也很好。高输出功率，等效开关频率较高。但是，钳位二极管能承受不均匀电压的缺点，其开关装置的控制更加复杂，使其在实际工作中难以控制七层以上。
2.2 电容式压模多层转换器
图2所示为电容式夹三级转换器，其结构类似于二极管钳位型应用，合成的自由和灵活性，提高同时，也因为大电容的引入增加更高的问题变成一个巨大的成本，包括直流分压电容电压不平衡问题。在另一种情况下，拓扑开关频率增加，损失增加。
图2 飞跨电容型三电平背靠背双PWM变流器结构
2.3级联H桥多层转换器
图3显示级联5级转换器的结构。转换器的每个相位都是由N个H单位连接的，输出电压电平是M=2N+1。该系统具有以下优点：1）由于相同的权力结构，设计模块化和封装很容易；2）控制方法简单，并且可以在每个层次上由PWM控制。进行波形重组；如果一个单位发生故障，剩余的电力单元可以可靠地运行。直流端不需要夹紧装置，所有的独立电源都被采用，并且解决了电压平衡问题。
在相同的级别上，级联类型所需的组件数量最少，而谐波含量较低，这更适合于高电压使用。当然，系统也有缺点，每一个基本的H桥单元都应该是独立的直流电源，高成本，体积大，不容易实现四象限的操作。然而，这种结构的优点在直接驱动的风力发电系统中很常见。
图3 引入多相发电机的级联型五电平直驱式风电系统拓扑
在实践中，相移变压器可用于产生多个电隔离三相电源，然后整个流量是独立的直流电源。摘要由于引入了相移变压器，其在风系统设计中的应用是一个亟待解决的问题。
结语：
风力发电技术是一个新兴领域。它的系统复杂性和交叉学科交叉需要理论和实践。摘要直接驱动发电系统在当前应用中越来越广泛，随着电力电子技术的不断发展，多水平技术的成熟，其良好的性能将越来越多地应用于新能源领域。
参考文献：
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[2]武家辉，王海云，王维庆，张强.混合三端直流输电系统在风火打捆并网中的应用及其控制策略[J].电力系统保护与控制，2016，02：49-55.
论文作者:于洋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：电平论文; 系统论文; 逆变器论文; 电压论文; 风速论文; 变换器论文; 风力发电论文; 《基层建设》2017年第29期论文;