永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模及其控制策略.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)，能源短缺以及環(huán)境污染兩大問(wèn)題已受到了世界各國(guó)的關(guān)注，綠色無(wú)污染的可再生能源是解決這兩大問(wèn)題的重要途徑，因此在全世界得到了大規(guī)模的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。風(fēng)能作為一種可再生能源，以其具有綠色無(wú)污染、資源廣泛以及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)達(dá)到了迅猛發(fā)展，成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。目前，風(fēng)電市場(chǎng)中主要由雙饋型風(fēng)電機(jī)組和直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組組成，而永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高以及并網(wǎng)控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前風(fēng)力發(fā)電技

2、術(shù)領(lǐng)域主要發(fā)展方向之一。本文以永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要對(duì)系統(tǒng)的建模以及控制策略展開(kāi)研究，并著重研究了系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤和并網(wǎng)控制等問(wèn)題。
　　論文首先介紹了目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及風(fēng)電技術(shù)研究現(xiàn)狀，著重對(duì)比了目前變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的兩大主流機(jī)型雙饋型和直驅(qū)型的優(yōu)缺點(diǎn);其次介紹了直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的組成以及變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用基于全功率背靠背雙PWM變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為本論文研究的核心結(jié)構(gòu);緊接著分析了系統(tǒng)各部分的原理特性

3、和運(yùn)行機(jī)理，并建立了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括風(fēng)力機(jī)模型、永磁同步發(fā)電機(jī)模型、直流環(huán)節(jié)模型、全功率變流器模型，對(duì)后續(xù)研究?jī)?nèi)容奠定了基礎(chǔ)。
　　第三章分析了系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器的主要功能以及相應(yīng)的控制策略。對(duì)機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤進(jìn)行了詳細(xì)分析并對(duì)現(xiàn)有的策略進(jìn)行了改進(jìn)，具體控制策略采用了轉(zhuǎn)速外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制方式:轉(zhuǎn)速外環(huán)采用最大風(fēng)能跟蹤策略，電流內(nèi)環(huán)則采用零d軸控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的控制。對(duì)于變流器的控制則采用SVPW

4、M調(diào)制方式，最終在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)機(jī)側(cè)控制策略進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了機(jī)側(cè)最大風(fēng)能跟蹤控制策略和雙閉環(huán)控制策略的正確性和有效性。
　　第四章著重分析了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制問(wèn)題，電網(wǎng)側(cè)控制策略采用了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制。電壓外環(huán)主要為了穩(wěn)定直流母線電壓，電流內(nèi)環(huán)則采用了基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)有功和無(wú)功功率控制問(wèn)題。針對(duì)風(fēng)速變化時(shí)直流側(cè)電容電壓因兩側(cè)功