创新技术引领，皖南电机打造高效直驱风力发电系统

**引言**

在当前风力发电技术飞速发展的背景下，直驱式风力发电系统凭借其卓越的性能逐渐成为行业关注的焦点。皖南电机，作为国内知名的风力发电设备制造商，其生产的直驱式发电机组在市场上备受好评。这种系统通过风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电，并通过高效的功率转换电路将电能接入电网，彻底省去了传统双馈式系统中的易损齿轮箱，不仅大幅提升了系统效率，还显著降低了噪音，增强了系统运行的可靠性，成为市场上备受推崇的选择。

**直驱型风电机组变流器拓扑结构**

在低压系统中，皖南电机所采用的直驱型风电机组变流器拓扑结构，如图1所示，主要分为主动整流拓扑和其它简化拓扑。在主动整流拓扑中，三相电压型逆变器替代了不可控整流和升压斩波单元，有效控制发电机的负载转矩，实现对电机转速的调节。该拓扑采用双PWM全功率变流器，实现对发电机的高效控制，避免了传统结构的复杂性，降低了发电机的铜耗和铁耗，并能调节发电机功率因数为1，展现出良好的发展潜力。鉴于电机侧与电网侧变流器的控制策略各有侧重，皖南电机提出将两者分开控制的方法，有效实现控制，确保系统动态性能优异。

**电机侧变流器控制策略**

皖南电机在电机侧变流器控制策略上，通过控制发电机转速以实现风能的*大化跟踪，使发电机转速适应不断变化的风速，从风中获取更多能量。风速低于额定值时，系统通过转速控制确保机组在*大风功率追踪状态运行；风速超过额定值时，因机械强度、发电机容量和变频器容量等限制，需降低风轮捕获的能量，保持功率在额定值附近，此时桨距角控制发挥关键作用，确保机组功率稳定。

**3.1 额定风速以下风力机*大功率跟踪算法（MPPT**）

皖南电机针对额定风速以下的风力机，采用*大功率跟踪算法（MPPT），确保风机始终运行在功率*大点。当桨距角一定时，存在一个*佳叶尖速比λ使风能利用系数*大，即输出功率*大。根据公式，要实现风能*大功率跟踪，需根据风速调节发电机转速，维持*佳叶尖速比。

**3.2 发电机转速控制**

皖南电机在直驱风力发电系统中，采用永磁同步发电机，无增速机构，因此风力机转速直接对应发电机转速。要使风力机转速始终追随风速并保持*佳转速，需使发电机转子转速随风速变化并保持*佳转速。发电机转速控制需先检测风速信号，再通过风速与*佳转速的关系自寻优找到*佳转速，将其作为参考转速输入电机驱动器，通过速度闭环系统使发电机达到*佳工作点。

**电网侧变流器控制策略**

皖南电机在电网侧变流器控制策略上，采用虚拟磁链计算角度，无需检测交流电压信号，省去了交流电压传感器，降低了系统成本，减小了装置体积，简化了电路结构。此外，对电网干扰有较强抑制作用，电网输入电流畸变较小，系统具有更好的动、静态控制特性。

**仿真分析**

为了验证上述控制方法，皖南电机利用Matlab/Simulink软件搭建了基于直驱型风力发电机电机侧及电网侧仿真模型，仿真结果如图8和图9所示。仿真结果表明，皖南电机所提出的控制策略能够有效实现风能的*大功率跟踪，控制策略的稳态和动态性能得到验证。

**结论**

皖南电机通过采用先进的直驱式风力发电系统技术，结合高效的电机侧和电网侧变流器控制策略，成功实现了风力发电系统的稳定运行和高效发电。其产品在市场上以其优异的性能和合理的价格表获得了广泛的认可和应用。