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一种用于提高风电变流器中功率器件寿命的混合空间矢量调制方法
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:《中国电机工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM46[电气工程—电器]
  • 作者机构:[1]输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学,重庆市沙坪坝区400044
  • 相关基金:重庆市杰出青年科学基金项目(CSTC2012JJJQ90004); 国家自然科学基金重点资助项目(51137006); 中央高校基本科研业务费项目(CDJZR14158801)~~
中文摘要:

空间矢量调制可分为连续脉宽调制(continuous pulse width modulation,CPWM)和不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM)。与CPWM相比,当变流器采用DPWM时,器件开关损耗较低,使得结温波动较低。DPWM策略被用于变流器,虽然可以提高功率器件的寿命,但是将导致电能质量问题。因此文中结合DPWM和CPWM策略的优点,提出了一种功率器件混合调制方法,该调制方法根据风电场中风速的概率分布切换不同的调制策略。为考虑长时间风速对器件寿命的影响,文中提出了一种适用于不同调制方法的结温数值计算方法。以1.2MW直驱风机系统为例,结合一年的风速和气温快速计算不同调制序列下器件的结温,进而评估了器件的寿命消耗,并且分析了不同调制序列对器件寿命消耗的影响。结果表明,与CPWM和DPWM相比,当采用混合调制方法时,器件年寿命消耗不仅得到大幅降低,而且风机系统并网的电能质量几乎不受影响。

英文摘要:

Pulse width modulation (PWM) techniques can be generally classified into continuous pulse width modulation (CPWM) and discontinuous pulse width modulation (DPWM). The switching loss of power devices in DPWM converters is lower than that in CPWM converters. Lower loss can reduce the junction temperature fluctuation in converters of wind turbine generator system (WTGS) and may prolong the lifetime of power devices. However, employing DPWM scheme under all WTGS operation conditions will lead to power quality concern. So a new hybrid modulation scheme which combines the CPWM and DPWM methods for WTGS converters was presented. In the presented hybrid modulation method, different modulation schemes are switched according to the probability distribution of the wind speed in the wind site. To consider the effect of the long-term mission profiles of WTGS on devices lifetime, a junction temperature calculation method of power devices, which is suitable for different modulation methods, was also proposed. A 1.2MW power converter was regarded as a case study, junction temperature of power device under different modulation sequences was quickly calculated considering the actual wind speed and air temperature, and then lifetime consumption of power devices was evaluated. The results show that in contrast to CPWM and DPWM, lifetime consumption of devices in wind power converter employing the proposed hybrid modulation method is greatly reduced,and the power quality of the power converters can be guaranteed in all operation conditions, which may not be achieved with DPWMs.

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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970