外文翻译---一种新型使用永磁同步发电机和Z源逆变器的变速风力发电系统

1、 毕 业 设 计 外 文 文 献 译 文 及 原 文 学 生： 曹 文 天 学 号： 200806010211 院 （系）： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 陈 景 文 2012 年 6 月 8 日1 一种新型使用永磁同步发电机和 Z 源逆变器的变速风力发电系统 1 介绍 风机发出的电作为能源使用在世界上已经有了很显著地增长。随着风能变换系统（ WECSs）应 用的增加，各种各样适合它们的技术正在发展。正因为有着众多的优势，永磁同步发电机（ PMSG）发电系统在风力发电技术发展中已成为一种主流趋势。从风能中获得最大能量以及在电网中得到高品质的电能是风能变换系统的两

2、个主要目标。对于这两个目标，交 -直 -交变换器是风能变换系统最好的拓扑结构之一。图 1 展示了一种传统的永磁同步发电机的交 -直 -交拓扑结构。这个结构包括二极管整流电路，升压直流变换电路和三相逆变电路。在这种拓扑结构中，升压变换电路被控制用来跟踪最大功率点（ MPPT），逆变电路用来给电网传递高品质的电能。 图 1 传统的基于永磁同步电机并带直流升压斩波的风能变换系统 Z 源逆变器目前被认为替代现有的逆变拓扑结构有着固有的优势，例如电压上升。这个逆变电路在相同的逆变相角（直通状态）中，伴随着两个转换开关的导通可以促进电压的上升能力。 本篇论文提出了一种新型的有着 Z 源逆变电路并且基于永磁

3、同步电机的风能变换系统。这种系统的拓扑结构如图 2 所示。这种拓扑结构的升压转换电路没有任何的改变。而且，系统的可靠性得到了很大的提升，因为短路通过逆变器中的任何相角都是被允许的。由于没有相角死区时间，逆变输出功率的失真很小。 图 2 有着 Z 源逆变电路并且基于永磁同步电机的风能变换系统 2 这篇论文的第二部分介绍了 Z 源逆变电路并描述从整流电路到 Z 源逆变电路的操作过程。然后，介绍了功率传递和最大功率点跟踪的系统。 2 Z 源逆变电路 图 3 展示了 Z 源逆变电路。在它的直流侧有阻抗网络，连接着电压源与逆变器。阻抗网络由两个电感和两个电容组成。传统的电压源逆变电路有六个有效矢量和两个

4、零矢量。然而， Z 源逆变电路仅有一个零矢量（状态）。对于升压来说，它被称为直通矢量。在这种状态下，负载端可以短路通过上下设备的任何一组桥臂，任何两组桥臂，甚至所有的三组桥臂。 图 3 电压型 Z 源逆变器 直流电压可以表示成为 dci BVV （ 2-1） dcV 是电压源， B 是升压系数，它决定于 )(21 1 0 TTB （ 2-2） 0T 是间隔一个周期 T 的导通时间。输出的电压峰值向量 acV 为 )2( dcac VMBV （ 2-3） M 是调制系数，电容电压可以表示为 dcCCC VTTTVVV )( 01121 （ 2-4） 01 TTT （ 2-5） iV 和 CV 之间的关系为 dcCi VVV 2 （ 2-6） 电感的电流纹波可以这样计算 )( 0101 TTTTI （ 2-7） 图 4 展示了 Z 源逆变器基本的 PWM 控制方法。 这种方法需要 SCV 和 SCV 两个额外的直线作为直通信号。当载波信号高于 SCV 或低于 SCV ，逆变电路会产生一个直通矢量。 SCV 可表示为 TTVSC 1 （ 2-8）