利用风力发电技术对于我国能源的可持续发展和生态环境的改善,具有十分重要的意义,其中控制器的性能将关系到整个风力发电系统的发电效率、运行特性及安全性。 论文针对一种3kW小型风力发电机组,采取理论分析和实际装置研制相结合的策略,分别针对独立运行和多机并网运行两种情况开发研制了控制器。主要技术内容包括独立运行风力发电机组控制器装置研制、多机并网型控制器设计以及辅助电源研制。 对于独立运行方式,风力发电机组需配备蓄电池组,以提高供电稳定性,采用BUCK、DC/DC全桥变换器与工频全桥逆变器串联的主电路拓扑。因实际风力发电机组输出电压为50～300V的直流电能,为了兼顾蓄电池充电要求(48V),BUCK变换器稳压到50V,再经DC/DC全桥变换器结合高频变压器实现升压到300V后,由逆变器实现工频电能输出。控制电路采用SG3525、UC3875等芯片,且设计了大风时的卸荷保护电路以及蓄电池放电保护电路,最终研制出了实际装置。 对于多机并网运行方式,设计了10台单机并联的主拓扑,采用了开关电源并联均流电路技术,实现多机的协调并网运行,并网逆变器采用固定频率的控制策略,该部分内容通过计算机仿真验证了可行性。 辅助电源部分采用DPA-Switch系列新型单片开关电源,另外,对电路中采用的滤波电感、电容、高频变压器以及缓冲电路的设计方法本文也做了相应的介绍。 通过对各部分电路的设计,最后制作样机,并在轻载和重载条件下进行了长时间的运行测试,均能达到设计的要求,证实了此设计的可行性。