应用于直驱型永磁同步风力发电机的一种死区补偿方法

技术前沿2018.6 电力系统装备丨259Technology Frontier2018年第6期2018 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment 一问题主要体现在大型混凝土蜗壳泵上。

蜗壳泵本体需要现场组装，对于安装精度的要求比较高，因而施工人员应该保证二次预埋件的安装精度。

在安装二次预埋件的时候需要经过多次的混凝土浇筑，并且每一次浇筑体积都比较大，因而在浇筑过程中，施工人员应该保证混凝土的浇筑速度及分布是均匀的，并且要确保浇筑完成之后的养护时间符合相关的规定。

预埋件是需要由混凝土支撑的，因而施工人员需要保证混凝土强度达到规定强度之后才可以拆除模板，不然将影响预埋件的中心位置、水平度、标高等参数，并且预埋件的这些参数是不能调整的，这对机电设备的安装工作是不利的。

3 相应的解决措施3.1 提升施工现场管理水平企业的管理水平将影响施工管理水平，因此企业需要制定完整的岗位责任制度及安全质量管理机制，加强对施工现场的管理，提升施工人员的安全意识及质量意识，引进先进的施工设备及施工技术，加强对重点施工区域的管理。

3.2 施工准备阶段的协调及配合在设计施工图纸的时候，需要由机电安装和土建结构等相关专业设计人员进行协商并提出专业技术方面的要求，并且要将其反映在土建施工图纸当中；在进行土建施工之前，土建、机电安装相关技术人员都应该对施工图纸进行审核并进行沟通，以免施工中出现问题；在施工过程中，机电安装施工人员应该配合土建施工人员进行预埋工作，在制作设备基础的时候，机电安装技术人员或者是施工人员需要及时对重要尺寸进行提醒，针对已完工基础应该及时进行检查，并且要配合土建施工人员制定施工方案及解决措施。

4 结语总而言之，核电厂机电设备安装施工存在多样性、复杂性、施工周期紧张等的特征，因此核电厂机电设备安装质量及安装进度与土建工程施工质量及施工进度有着密切的关系。

因而为了保证核电厂的施工质量，相关的技术人员应该重视土建施工质量及施工进度，保证土建工程施工质量，从而保证核电厂机电设备的安装质量及安装进度，为核电厂的稳定运行奠定基础。

参考文献[1] 郭岩松.水利工程中机电设备安装及质量管理探析[J].安徽建筑，2016，23（5）：180-181.[2] 郝爱霞，王连春，胡劲松.核电厂安全级DCS 设备装联工艺的可靠性浅析及验证评估[J].仪器仪表用户，2017，24（9）：58-63.[3] 付锦泉.浅析核电站核岛电气设备的安装[J].科技风，2017（16）：85.[4] 彭晓，欧国明.浅析核电厂机电设备安装与土建施工的关系[J].城市建设理论研究：电子版，2013（13）：59-61.[5] 褚杰.浅谈公路隧道机电设备安装与土建施工的关系[J].公路交通技术，2003（1）：58-59.[6] 曹代春.浅析建筑机电设备安装中的问题和解决措施[J].科学咨询：科技·管理，2015（27）：35-36.直驱型风力发电机组广泛采用多极永磁同步发电机，由于同步转速低，电机直接与风机转轴相连，无需齿轮箱进行转速匹配，同时不存在滑环和碳刷，机组的可靠性得到极大提高。

直驱型永磁风电发电机组需要采用全功率型变流器，随着风机功率等级的提升，全功率变流器多采用大功率IGBT ，开关频率低，防止上下管直通设置的死区时间比较长。

为了提高风机的利用率，小风时风机也在低转速发电，意味着永磁发电机输出的电压和频率都比较低，此时全功率机侧变流器工作的调制度非常低，有效作用电压矢量时间占比小，开关管设置死区带来的电压矢量作用明显，引起电机输出电流波形非正弦，带来发电机输出转矩脉动，严重时引起风机轴系扭震，影响风机运行的稳定性[1-3]。

因此针对直驱型永磁同步发电机，全功率机侧变流器需考虑开关管设置的死区时间影响，加入相应的补偿算法，提高发电机输出电流波形的正弦度[4-5]。

本文介绍了一种可应用全功率机侧变流器的死区补偿算法，有效提高了永磁同步发电机在低转速时的电流波形正弦度。

［摘 要］直驱型永磁同步发电机发电频率低，与之配套的全功率变流器因其开关管设置的死区时间，导致发电机输出电流畸变明显。

加入死区补偿算法必须获得当前电流的流向，但电流方法判断受谐波电流的影响，同时低频轻载时存在零电流钳位的问题。

通过在直流量上的滤波和辅助电压矢量角度判断进行死区补偿，能够有效提高发电机定子电流的正弦度。

通过仿真和实验测试，证明了该方法的有效性。

［关键词］直驱型永磁同步风力发电机；零电流钳位；死区补偿［中图分类号］TM341 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X （2018）06-0000-02A Dead Time Compensation Method Applied to Direct Drive PermanentMagnet Synchronous Wind GeneratorYang Chun-yuan ，Jin Jie-hong［Abstract ］The frequency of the direct drive permanent magnet synchronous generator is low, and the complete power converter, which is matched with the dead time of the switch tube, leads to the obvious distortion of the output current of the generator. The current flow direction must be obtained by adding the dead zone compensation algorithm, but the current method determines the influence of the harmonic current, while there is a zero current clamping problem in the low frequency and light load. The dead time compensation can be achieved by filtering the DC quantity and judging the auxiliary voltage vector angle, which can effectively improve the sinusoidal degree of the stator current of the generator. The effectiveness of the method is proved by simulation and experimental tests.［Keywords ］direct drive permanent magnet synchronous wind generator; zero current clamp; dead time compensation 应用于直驱型永磁同步风力发电机的一种死区补偿方法杨春源，金结红（阳光电源股份有限公司，安徽合肥 230088）技术前沿260丨电力系统装备 2018.6Technology Frontier2018年第6期2018 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment1 开关管死区时间影响全功率风力发电系统机侧变流器结构如图1所示。

为了防止同一桥臂的上下管出现直通现象，需插入一死区时间。

在死区时间内上下开关管同时给出关断信号，对应作用于电机的三相输出电压，产生电压的误差由电流的方向决定。

图1 全功率变流器机侧结构图以其中的u 相桥臂来分析，定义电流流出桥臂为正，当电流大于零时，如图2（a）所示，在死区时间内，电流流通回路如虚线所示。

下桥臂S 2反并联二极管导通，就上管而言，输出正电压的脉冲宽度减少了T d （死区时间），即实际导通时间比理想导通时间缩短了T d ，而下管的实际导通时间则比理想导通时间延长了T d 。

需要做的补偿是将上管的导通时间延长T d ，由于信号的互补性，下管的导通时间将相应的缩短了T d 。

当电流小于零时，图2（b ）所示，在死区时间内，电流流通回路如虚线所示，其补偿方式是将上管的导通时间缩短T d。

（a ）电流为正 （b ）电流为负图2 死区时间内电流回路由于直驱型永磁同步发电机的启动发电频率比较低，一般在2~3 Hz 左右。

在低频情况下，死区导致的零电流钳位现象会使电流在过零点附近加重畸变。

如果死区开始时电流接近于零，在死区时间内反并联二极管续流，当电流降到零后，不能反向，在剩余时间内保持为零。

加上发电功率不大，电流的幅值较小，开关序列变化缓慢，这将导致多个连续的开关周期内，电流可以多次重现零电流钳位的现象。

因而电流长期处于过零点附近，从而产生了严重畸变。

2 死区补偿方案从上面的分析来看，要想达到良好的死区补偿效果，必须精准地知道电流流向，依据电流流向来确定需要补偿的电压量。

由于电机电流存在谐波量，且低频情况下存在零电流钳位现象，因此利用直接检测电流是否过零，无法准确地判断出电流的极性。

若采用直接对定子电流进行滤波的方法也有局限性，滤波环节将导致检测信号滞后，同时也增加对电流实时检测的难度，严重的滞后甚至会导致死区的误补偿。

针对分析的这些问题，考虑将电机输出电流的三相电流转换到同步旋转坐标系上面，表现为直流量I d 、I q 。

针对直流量I d 、I q 进行低通滤波，去除高频分量，而I d 、I q 不会因为增加了滤波器而造成幅值上的变化及相位的滞后。

再滤波后的Id_lp 、Iq_lp 进行反变换成三相电流Iu_lp 、Iv_lp 、Iw_lp 。

再分别对滤波后的三相电流方向加以判断。

同时考虑到低频零电流钳位的问题，防止过零处出现反向补偿，对作用于电机的电压矢量角度加以辅助判断。

由于永磁电机功率因素都比较高，在低频轻载情况下，功率因素接近于1。

检测到正向电流过零时，置位补偿标志，开始角度累计，在一段角度范围如20度，一直判断电流为负向，按照负向电流流向进行死区补偿，作用效果如图3（a ）所示。

（a ）正向过零 （b ）负向过零图3 死区补偿方式同理检测到负向电流过零时，置位补偿标志，按照正向电流流向进行死区补偿，如图3（b ）所示。

3 仿真及实验验证将此死区补偿方案应用于永磁同步风力发电系统中，在MA TLAB 建立仿真模型，进行仿真验证。

电机选择2 MW 永磁同步发电机，电机额定频率8.5 Hz ，额定电压690 V ，交轴同步电抗3.4 mH ，直轴同步电抗2.1 mH ，定子电阻0.009Ω。