陳 杰 龔春英 陳家偉 張方華 嚴仰光

（南京航空航天大學(xué)江蘇省新能源發(fā)電與電能變換重點實驗室 南京 210016）

1 引言

全功率型風(fēng)力發(fā)電機組以其變速運行范圍廣、風(fēng)能利用效率高、低電壓穿越能力強、對電力系統(tǒng)的負面影響小等優(yōu)點，成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的重點和熱點[1-3]。作為機組的核心部件，全功率并網(wǎng)變流器一直備受關(guān)注[4-6]。目前，常見的結(jié)構(gòu)有二極管不控整流+升壓斬波+電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter，VSI）和背靠背電壓源型 PWM 變換器兩種。前者存在發(fā)電機的輸出電流諧波含量大、功率因數(shù)低、機組的轉(zhuǎn)矩脈動大等缺點，多見于中小功率場合。而后者雖然發(fā)電機的輸出功率因數(shù)較高，但數(shù)量較多的功率開關(guān)器件不僅增加了成本，還影響系統(tǒng)的可靠性。文獻[7]對當(dāng)前主流的變速風(fēng)力發(fā)電機組各部件的故障發(fā)生率和因故障導(dǎo)致機組停機的時間比例情況進行了調(diào)研，結(jié)果顯示因變流器等電氣設(shè)備故障造成的停機時間高達 32.5%。可見，提高變流裝置的可靠性，是改善風(fēng)力發(fā)電機組的可靠性、減小維護成本的關(guān)鍵。另一方面，我國風(fēng)電領(lǐng)域的功率變流器仍主要依賴進口，變流器的國產(chǎn)化程度低。因此，研究和開發(fā)新型的功率變換器是我國風(fēng)力發(fā)電面臨的一個緊迫課題。

多脈波自耦變壓整流器（Auto-Transformer Rectifier Uint, ATRU）具有結(jié)構(gòu)簡單、體積重量小、可靠性高、功率因數(shù)高、瞬時過載能力強等突出優(yōu)點，在大功率整流和航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[8-12]。若能將其用于風(fēng)力發(fā)電，不僅可以改善發(fā)電機的工作性能，還避免了功率開關(guān)管的大量使用，可有效地減小電磁干擾，提高可靠性。但是，多脈波整流器仍屬于不控整流的范疇，其輸出電壓隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化而變化，若使用傳統(tǒng)VSI則需要增加一級升壓斬波電路，會降低系統(tǒng)的變換效率，而且VSI存在橋臂直通的隱患。

近年來，Z源（也稱阻抗源）逆變器（Z Source Inverter，ZSI）作為一種新型的電力電子變換拓撲，開始廣泛見諸于新能源發(fā)電領(lǐng)域。這得益于它自身所具備的一些特殊優(yōu)點[13-18]：

（1）可靠性高。阻抗網(wǎng)絡(luò)（Z網(wǎng)絡(luò)）的引入使得逆變橋可以工作于直通狀態(tài)，無橋臂直通隱患，抗電磁干擾能力和可靠性得到了大幅提升。

（2）升降壓控制靈活。通過控制直通占空比的大小，可以輕松實現(xiàn)與多級式逆變器類似的升壓功能。

（3）Z源逆變器屬于單級式結(jié)構(gòu)，具備單級式逆變器結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。

為此，本文提出將多脈波自耦調(diào)壓整流器與 Z源逆變器相結(jié)合，構(gòu)成一種新型的 AC-AC全功率變流器，如圖1所示。將其用于風(fēng)電系統(tǒng)，不但能夠滿足寬范圍變速運行的要求，而且繼承了它們高效率和高可靠性的特征，迎合了今后風(fēng)電機組等對高可靠性的要求，具有很好的研究價值和應(yīng)用前景。文中首先對一種12脈波ATRU和三相ZSI的工作原理進行了簡要的分析，討論了它們在變速風(fēng)電領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。詳細分析了Z源逆變器和發(fā)電機之間參數(shù)匹配和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的要求。針對這種新型的變流拓撲，提出了一種雙環(huán)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)控制策略。功率外環(huán)用來實現(xiàn)機組的變速運行和最大功率點追蹤；內(nèi)環(huán)則承擔(dān)了維持逆變器直流鏈電壓的穩(wěn)定。并引入了一種輸入電壓（母線電壓）前饋控制方案，能夠進一步抑制直流鏈電壓的動態(tài)超調(diào)。最后，設(shè)計了一套額定功率為10kW的仿真實例，進行了原理驗證和可行性分析。

圖1 新型全功率變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of novel full-scale power converter

2 原理分析

2.1 電機側(cè)12脈波ATRU

自美國學(xué)者Derek A.Paice提出了多脈波ATRU概念以來，相繼出現(xiàn)了12、18、24、30脈波等多種結(jié)構(gòu)形式，其中以12或18脈波ATRU較為常見。本文將對課題組提出的一種新型12脈波ATRU[11,12]的工作原理進行簡單敘述，自耦變壓器繞組采用多邊形聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，各繞組同名端如圖2所示，圖中平行的幾組繞組，如a″a、aa′以及c″b′三個繞組，繞制在同一鐵心柱上。圖3給出了自耦變壓器的電壓矢量圖。

圖2 新型12脈波自耦變壓整流器Fig.2 Novel 12-pulse ATRU

根據(jù)圖 2中自耦變壓器的聯(lián)結(jié)方式可知，圖 3中的 Va′Va′Vb′Vb′Vc′Vc′六點構(gòu)成一個對稱的六邊形結(jié)構(gòu)。故由幾何關(guān)系可知，只要改變短繞組 Ns與長繞組 Np的匝比，也就是改變圖3中粗實線所示的短向量與長向量的長度，就可以調(diào)節(jié)自耦變壓器產(chǎn)生的兩組相電壓Va′與Va′的相位差。只要保證產(chǎn)生的兩組三相電壓分別超前與滯后于輸入三相電壓15°，便可以由自耦變壓器產(chǎn)生兩組相位相差 30°的三相電壓，滿足12脈波整流的要求。

由文獻[11]可知，12脈波整流器的輸出直流電壓平均值為

式中，Vin、Vl分別為輸入相電壓和線電壓有效值。

圖3 自耦變壓器電壓矢量圖Fig.3 Voltage vector diagram of autotransformer

圖4a、圖 4b分別給出了采用二極管不控整流和ATRU整流永磁同步發(fā)電機（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）輸出線電壓和相電流的實測波形?？梢钥闯?，ATRU能有效的改善發(fā)電機的電能品質(zhì)。圖 4c、圖 4d所示的分別為采用二極管不控整流和ATRU整流PMSG輸出相電流傅里葉（FFT）分析結(jié)果。很明顯，ATRU整流基本上消除了前者電流中存在的5次和7次低頻諧波。

圖4 PMSG輸出線電壓、相電流波形Fig.4 Output voltage and current waveforms of PMSG

2.2 網(wǎng)側(cè)Z源逆變器

Z源逆變器可以看成由傳統(tǒng)的電壓源型逆變器和一個獨特的阻抗網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其主電路拓撲如圖 5所示[13]。傳統(tǒng)三相電壓源型逆變器有8個開關(guān)狀態(tài)，對應(yīng)有8個電壓矢量，包括6個非零電壓矢量和2個零矢量。而且，同一橋臂上下兩個開關(guān)管嚴禁同時開通，否則會導(dǎo)致直流母線短路而損壞開關(guān)管。相反的是，Z源逆變器不但使這種直通零矢量成為可能，并且是必須的一個狀態(tài)，利用該直通零矢量狀態(tài)就可以使逆變器具備獨特的升/降壓功能。

圖5 三相Z源逆變器主電路Fig.5 Main circuit of three phase ZSI

由于Z源逆變器輸出電壓（或并網(wǎng)電流）的質(zhì)量只與有6個非零電壓矢量有關(guān)，為了使直通零狀態(tài)不影響逆變器的正常輸出，在控制中需要把直通零矢量加在傳統(tǒng)的2個零矢量里邊。目前，直通零矢量加入的方法有多種，如簡單升壓控制、直通狀態(tài)分段控制、最大升壓比、三次諧波注入法等[15,16]。

假設(shè)阻抗網(wǎng)絡(luò)是嚴格對稱的，即 L1=L2=L，C1=C2=C，則從對稱和等效電路可知

當(dāng)三相橋工作于直通狀態(tài)時，由等效電路圖6a，可得

當(dāng)三相橋工作于非直通狀態(tài)時，由等效電路圖6b，可得

可見直流鏈電壓在0與2vC-Vin之間跳變，為一個方波。

如果在一個開關(guān)周期T中，逆變器工作于直通零電壓狀態(tài)和非直通零電壓狀態(tài)的時間分別為 T0和T1，T=T0+T1。那么由電感的伏秒平衡原理可知

代入式（4），可得到逆變器直流鏈峰值電壓為式中，B為升壓因子。

圖6 Z源逆變器等效電路Fig.6 Equivalent circuit of Z-Source inverter

在正?？刂茣r，最小零矢量作用時間隨調(diào)制比M的增加而減小。為了保證直通零狀態(tài)不影響逆變器的正常輸出，直通零矢量的占空比必須小于最小零矢量作用時間。圖7a給出了最大電壓增益G與M的關(guān)系曲線，曲線下方為正常工作區(qū)。

對于并網(wǎng)逆變器，可以認為交流側(cè)輸出相電壓峰值為常數(shù)。那么，根據(jù)G-M 關(guān)系曲線，可以繪出逆變器直流鏈峰值電壓VPN與輸入電壓Vin的關(guān)系，如圖7b所示，圖中vAC為電網(wǎng)相電壓峰值。當(dāng)輸入電壓Vin低于vAC時，逆變器以升壓模式運行；而當(dāng)輸入電壓Vin高于vAC時，逆變器可以以升壓模式運行，也能夠以降壓模式運行。從降低逆變器開關(guān)管電壓應(yīng)力角度考慮，輸入電壓Vin選取在vAC附近時效果最佳。

圖7 Z源逆變器的邊界工作曲線Fig.7 Boundary operation curve of Z-Source inverter

3 ATRU用于風(fēng)力發(fā)電的可行性分析

變速風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的變化而變化，從而造成發(fā)電機的輸出電壓、頻率和功率的變化范圍很寬。本部分內(nèi)容將對機組與ATRU的關(guān)系進行深入的分析，探討ATRU在風(fēng)電場合應(yīng)用的可行性。

為了簡化分析，認為風(fēng)電機組僅有兩種運行工況，即額定風(fēng)速以下的最大功率跟蹤運行和額定風(fēng)速以上的恒功率運行。且機組在額定風(fēng)速以上的功率限制由槳距角的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速保持不變。那么，根據(jù)兩種運行工況可以寫出風(fēng)力機氣動功率的表達式為

式中，vr定義為額定風(fēng)速；vcutin表示切入風(fēng)速；vcutout表示切出風(fēng)速。

式中，S為風(fēng)力機的掃略面；ρ為空氣密度；Cp為風(fēng)能利用系數(shù)；λopt是最佳葉尖速比；λ=ωR/v。

由式（7）不難看出，在額定風(fēng)速以下，控制機組以最佳葉尖比運行時，機組的氣動功率是轉(zhuǎn)速ω的3次函數(shù)。

自耦變壓器的設(shè)計通?？梢杂蒘Q值來確定[19]

式中，SQ為鐵心有效截面積和窗口面積的乘積，其中 S代表磁心有效截面積，Q代表窗口面積；k2=（3.33KuBmJ×10-8）-1；Ku為窗口填充系數(shù)；Bm為最大工作磁通密度；J為電流密度；fe為電角頻率。

將式（7）代入式（9），可得

式中，p為發(fā)電機的極對數(shù)。

由式（10）可知，在風(fēng)電場合，所需磁心 SQ值以轉(zhuǎn)速2次方的關(guān)系增長。因此，只要將自耦變壓器按機組在定額功率時的電氣參數(shù)進行設(shè)計，就可以保證鐵心不會飽和。另外，在功率等級不變的前提下，為減小自耦變壓器體積，在設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機時可適當(dāng)提高發(fā)電機的極對數(shù)或運行轉(zhuǎn)速。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)控制策略

圖8給出了基于新型全功率變換器風(fēng)電系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)框圖，采用雙環(huán)控制策略，分別是逆變器直流鏈電壓內(nèi)環(huán)和功率外環(huán)。圖 8中Δud= -Lqiq，Δuq= -Lqid+ωψ0。

由式（5）、式（6）不難知道，Z源逆變器的直流鏈峰值電壓與其工作狀態(tài)緊密相關(guān)。電壓內(nèi)環(huán)的作用是通過閉環(huán)控制，使變換器的直流鏈峰值電壓穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。

圖8 系統(tǒng)完整結(jié)構(gòu)框圖Fig.8 Structure diagram of the novel system

功率外環(huán)則是用來實現(xiàn)機組在額定風(fēng)速以下的最大功率跟蹤控制。在額定風(fēng)速以下，變槳距機組的槳距角維持在最佳值，可以等效為定槳距機組。因此，系統(tǒng)的可控變量只有發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩。對于傳統(tǒng)背靠背四象限變流器，可以通過電機側(cè)變換器直接控制發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩，而對于采用文中提出的新型全功率變換器，電機側(cè)采用的是不可控自耦調(diào)壓整流器，要實現(xiàn)最大功率跟蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制，只能通過控制網(wǎng)側(cè)Z源逆變器的輸出功率即并網(wǎng)功率，間接地控制發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩。文中網(wǎng)側(cè)變換器采用空間矢量調(diào)制（SVPWM），如圖8所示，可以實現(xiàn)有功和無功功率的解耦控制。通常，將無功功率控制為零，以實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行，而有功功率則是由MPPT運行的需要給出。

目前，風(fēng)力發(fā)電機組的MPPT控制策略主要有最佳葉尖速比控制、轉(zhuǎn)速反饋控制以及擾動觀測控制等[20]。相比之下，轉(zhuǎn)速反饋控制不需要測量風(fēng)速，且動靜態(tài)性能出眾，是一種較為常用的MPPT控制方法。在下文的仿真實例中，將采用轉(zhuǎn)速反饋控制方法。

4.2 系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

通常，全功率型變速風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速變化范圍很寬，以直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機組為例，假設(shè)切入風(fēng)速和額定風(fēng)速分別等于4m/s和12m/s，那么機組的峰谷轉(zhuǎn)速比ΩN∶ΩCut_in=3∶1。由于 PMSG 的輸出電壓可以近似地認為與轉(zhuǎn)速成正比，故結(jié)合式（1）可知逆變器的輸入電壓變化范圍為 Vdmin∶3Vdmin，Vdmin表示ATRU輸出最低平均電壓。在圖7b中曾分析到，對于輸出電壓恒定不變的并網(wǎng)型Z源逆變器，通過合理的設(shè)計輸入電壓，可以使逆變器的直流鏈峰值電壓有最小值。因此，對于輸入電壓為Vdmin到3Vdmin的變化范圍，結(jié)合圖7b知取2Vdmin=vAC時，直流鏈峰值電壓最小。以110V/50Hz電網(wǎng)為例，逆變器的最低輸入電壓應(yīng)為Vdmin=135V，VPN=405V?？梢姡ㄟ^合理地協(xié)調(diào)設(shè)計，可以保證機組在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變速運行時，Z源逆變器的直流鏈峰值電壓與傳統(tǒng)電壓源型逆變器所需的直流電壓基本相近。

需要指出的是，以上分析是基于穩(wěn)態(tài)運行給出的，在風(fēng)速、負載等外部條件突變的時候，母線電壓會發(fā)生變化。因此，如何合理的設(shè)計內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，使其能夠快速有效地調(diào)整變換器的工作狀態(tài)，抑制因電源電壓波動和負載變化對直流鏈峰值電壓的擾動，是保證逆變器安全可靠運行的關(guān)鍵。

4.3 逆變器直流鏈電壓控制

由于Z源逆變器引入了直通零電壓狀態(tài)，使得直流鏈電壓是一個方波，直接檢測難度較大。文獻[20]通過控制 Z網(wǎng)絡(luò)電容（簡稱 Z電容）電壓 UC來間接的控制直流鏈峰值電壓 VPN，取得了不錯的效果。

但是，由式（5）和式（6）可以推出

可見，直接控制Z電容電壓不變是無法得到恒定的直流鏈峰值電壓 VPN的。好在在采用數(shù)字控制時，可以很方便地求出直通零狀態(tài)的維持時間T0。這樣，在仍然反饋電容電壓的情況下，可以根據(jù)式（11）就可以實時地計算出VPN并對其進行控制。

不過，由于Z電容的取值通常較大，逆變器的輸入電壓的變化必須先反應(yīng)到電容電壓的變化，才能通過PI調(diào)節(jié)器去調(diào)節(jié)直通零矢量的大小。這等效于在環(huán)路中引入了一個強慣性環(huán)節(jié)，造成控制性能下降。文獻[19]曾對控制直流鏈電壓最大值的小信號模型進行了分析，指出Z網(wǎng)絡(luò)部分是典型的非最小相位系統(tǒng)，零、極點的位置非常接近，采用常規(guī)PI控制性能不是很理想。

為了克服上述問題，本文在電壓環(huán)控制回路中引入了逆變器輸入電壓前饋補償支路（見圖9中虛線部分）。該前饋支路的引入，使得輸入電壓的變化能夠直接反應(yīng)到調(diào)節(jié)器的輸出，快速的調(diào)節(jié)直通零狀態(tài)的占空比。

假設(shè)輸入電壓從Vin增加到nVin(n＞1)。那么，由式（6）可以計算出直通狀態(tài)作用時間的變化量為

圖9 電壓環(huán)控制框圖Fig.9 Control diagram of voltage loop

根據(jù)圖 9，在輸入電壓發(fā)生變化時，由前饋補償支路引起直通時間的變化量為

若能使ΔT0=ΔT0′，則調(diào)節(jié)器的輸出可以保持不變。此時系統(tǒng)的控制可等效為采用無靜差的比例調(diào)節(jié)，具有最佳的動態(tài)性能，由此可以求得最佳前饋系數(shù)

因為SVPWM的開關(guān)周期和直流鏈母線電壓峰值（閉環(huán)控制下）均為固定值，故前饋系數(shù)kff也是常數(shù)。

圖10給出了逆變器輸入電壓從 180V突變到240V時采用輸入電壓前饋控制前后逆變器直流鏈電壓波形。可以看出，引入電壓前饋控制前最大直流鏈峰值電壓達到了567V，超過穩(wěn)態(tài)值410V將近40%；而引入電壓前饋控制后，最大直流鏈峰值電壓僅460V，響應(yīng)時間也從原先的60ms縮短到20ms?？梢?，輸入電壓前饋控制的引入可以有效地提高系統(tǒng)的動態(tài)性能降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力。

圖10 Z源逆變器的直流鏈電壓波形Fig.10 DC-side voltage waveforms of Z-source inverter

5 仿真及分析

為了驗證文中所提出新型全功率變流器的可行性及相關(guān)理論分析的正確性，設(shè)計了一套額定功率為10kW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在Matlab軟件下進行了仿真研究。

圖11給出了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)完整的仿真模型，主要由風(fēng)力機、永磁同步發(fā)電機、ATRU以及Z源逆變器等四個部分組成。其中ATRU及Z源逆變器按電路的原理（對應(yīng)圖2和圖8）由具體開關(guān)器件搭建而成，雖然在仿真速度上會慢于平均模型，但能夠保證仿真結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性；永磁同步發(fā)電機采用 Matlab/SimPowerSystem工具箱自帶模型；風(fēng)力機模型則由風(fēng)力機的氣動轉(zhuǎn)矩表達式得到，即

圖11 仿真模型Fig.11 Simulation model

表1給出了風(fēng)力機和PMSG的一些主要參數(shù)；表2給出了ATRU及Z源逆變器的部分關(guān)鍵參數(shù)。

表1 風(fēng)力機及永磁電機參數(shù)Tab.1 Parameters of wind turbine and PMSG

表2 ATRU及Z源逆變器主要參數(shù)Tab.2 Parameters of ATRU and Z-Source inverter

在額定風(fēng)速下，對變流器的輸入輸出性能進行了考核。圖12a給出了額定風(fēng)速下PMSG的輸出電壓電流波形（即 ATRU的輸入電壓電流波形）?？梢钥闯?，PMSG的輸出電流具備了很好的正弦度。不過，與大電網(wǎng)場合有所不同，受容量限制，發(fā)電機的輸出電壓出現(xiàn)一定程度的畸變，呈現(xiàn)出階梯狀。圖 12b給出了 PMSG輸出電壓電流的 FFT分析結(jié)果，可以看出，兩者只含有少量的 11次、13次諧波。同時，F(xiàn)FT分析結(jié)果顯示PMSG的輸出電流THD僅為 4.36%，電壓THD為 10.13%，表明了發(fā)電機具有較好的輸出電能品質(zhì)。圖 13給出了 Z源逆變器在額定功率下的并網(wǎng)電流波形，可以看出，其并網(wǎng)效果完全可以媲美傳統(tǒng)電壓源型逆變器。

圖12 額定功率下PMSG輸出波形Fig.12 Output waveforms of PMSG under rated power

圖13 額定功率下逆變器輸出波形Fig.13 Output waveforms of ZSI under rated power level

圖14給出了在隨機風(fēng)速（如圖14a所示）的作用下，采用新型全功率變流器時風(fēng)電機組的一些關(guān)鍵波形。從圖14c可知，在額定風(fēng)速以下機組的風(fēng)能利用系數(shù)基本維持在最大值0.42附近，轉(zhuǎn)速（圖14b）隨著風(fēng)速的變化而變化，很好地實現(xiàn)最大功率點跟蹤。

圖14 隨機風(fēng)實驗波形Fig.14 Experimental waveforms under random wind

圖14d和圖14e分別給出了Z源逆變器的輸入電壓和直流鏈電壓波形。雖然逆變器的輸入電壓從200V到405V大范圍變化，其直流鏈電壓都很好的穩(wěn)定在410V，進一步說明了采用輸入電壓前饋補償控制的可行性，避免了逆變器在風(fēng)速變化過程中出現(xiàn)直流鏈瞬時電壓尖峰的現(xiàn)象，確保逆變器在全風(fēng)速范圍內(nèi)的安全、可靠運行。

圖14f給出了在隨機風(fēng)作用下Z電容的電壓波形，對比圖14d和14e，三者的峰值電壓非常接近?？梢?，通過合理地匹配機組各部件之間的參數(shù)設(shè)計，可以同時使逆變器的直流鏈電壓和Z電容電壓具有最小值。

圖14g為逆變器輸出功率（Po）、發(fā)電機輸出功率（Pg）以及風(fēng)力機氣動功率（Pm）的運行曲線。很明顯，輸出功率脈動要遠低于氣動功率脈動，這歸功于變速運行的緩沖作用，大慣量風(fēng)力機在加速或減速的過程中可以存儲或釋放一定的能量，等效為一個濾波環(huán)節(jié)，能顯著減小機組對電網(wǎng)的沖擊。

6 小結(jié)

（1）提出了一種新型的全功率變換器，由機側(cè)ATRU和網(wǎng)側(cè)Z源逆變器組成，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。在簡單地闡述了兩者工作原理的基礎(chǔ)上，分析了它們用于風(fēng)力發(fā)電場合的可行性。

（2）推導(dǎo)了 Z源逆變器輸入電壓和直流鏈峰值電壓之間的關(guān)系，通過合理匹配發(fā)電機和逆變器之間的電氣參數(shù)，可以有效地減小逆變器直流鏈電壓和Z電容電壓峰值，降低逆變器開關(guān)管的電壓定額。提出了一種基于輸入電壓前饋的直流鏈電壓閉環(huán)控制策略，保證了直流鏈電壓在各種風(fēng)速條件下的穩(wěn)定。

（3）構(gòu)建了一套10kW的風(fēng)力機發(fā)電系統(tǒng)仿真模型，仿真結(jié)果驗證了前文理論分析的正確性和可行性，對下一步新型全功率變換器及整機的工程實現(xiàn)有很好的指導(dǎo)意義。

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