戴 斌, 宋卫章

(1. 运城学院，山西 运城 044000；2. 西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048)

Z-源稀疏矩阵变换器励磁的双馈风力发电系统

戴 斌1, 宋卫章2

(1. 运城学院，山西 运城 044000；2. 西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048)

针对矩阵变换器电压传输比低和其励磁的双馈风力发电系统(DFIG)易受非正常输入波动影响的不足,提出了一种适用于DFIG励磁的Z-源稀疏矩阵变换器系统。利用Z-源的升压特性来提高电压传输比，检测电容电压实现对直通因子的自动调节,从而实现对网侧波动的自动抑制。建立了系统数学模型，推导了DFIG系统定子磁场定向矢量控制策略表达式，搭建试验样机对所提方案进行试验验证，在亚同步、同步、超同步三种发电状态下的波形和并网试验结果验证了方案的可行和有效性。

Z-稀疏矩阵变换器； 双馈风力发电； 定子磁场定向

0 引 言

矩阵变换器能量可双向流动，输入输出均为正弦波，直流侧无储能元件，寿命长、功率密度高[1-3]，作为励磁电源变换器近年来被广泛应用于双馈风力发电(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)系统中[4-6]。矩阵变换器依据拓扑结构的不同可分为传统矩阵变换器(Conventional Matrix Converter，CMC)和双级矩阵变换器(Two Stage Matrix Converter，TSMC)。TSMC因开关数目可进一步减少而变成稀疏矩阵变换器(Sparse Matrix Converter，SMC)，直流环节有更多控制自由度，在DFIG系统中更显优势[7-9]。

但是，CMC因不含电解电容带来系统寿命长的优势，同时也导致了其电压传输比低和易受输入输出波动影响的不足。电压传输比低虽可以通过调制策略来改善，但是以牺牲输入输出波形质量为代价[10]。……