直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組及機側(cè)變流器控制策略研究.pdf

1、隨著化石能源儲量的不斷減少，世界各國都將目光投向了新能源，將其視為未來社會經(jīng)濟發(fā)展的支柱能源之一。目前，新能源利用最成功的例子即新能源發(fā)電，主要包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電。其中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展勢頭最為強勁，而直驅(qū)式永磁同步發(fā)電系統(tǒng)作為其重要的成員之一，更是受到了廣泛的關(guān)注。
　　 在直驅(qū)式永磁同步發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電機側(cè)系統(tǒng)主要由永磁同步發(fā)電機組及機側(cè)變流器組成。永磁同步發(fā)電機組的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，而發(fā)電機側(cè)變流器

2、的作用則是控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對有功功率的控制。論文主要對永磁同步發(fā)電機組及機側(cè)變流器的控制策略進行研究。
　　 本文首先研究三電平變流器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，并分別在三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)下建立了三電平變流器的數(shù)學(xué)模型，為后面的研究打下了基礎(chǔ)。
　　 其次，對兩種三電平變流器調(diào)制策略進行對比說明。詳細地闡述了SVPWM調(diào)制策略的實現(xiàn)過程，包括參考矢量所在區(qū)域的判斷、基本矢量的選取、基本矢量作用時間的計算與分配等內(nèi)

3、容，在此基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的區(qū)域判別方法進行了改進。
　　 第三，對直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機組數(shù)學(xué)模型和控制方法進行了研究。在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立風(fēng)力機、傳動系統(tǒng)及永磁同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型并進行詳細地分析，闡明了最大功率點追蹤控制和矢量控制的原理，著重介紹了基于最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制和零d軸電流矢量控制實現(xiàn)的方法，并據(jù)此搭建了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　 第四，對永磁同步發(fā)電機無速度傳感器進行研究。由于傳統(tǒng)的傳感器存在安裝

4、難度大、價格高昂、體積大等缺點，本文基于模型參考自適應(yīng)控制的特點，設(shè)計了適用于永磁同步發(fā)電機的無速度傳感器模型，利用該模型對永磁同步發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置進行估計，代替其真實值參與到各部分的控制中。
　　 最后，采用MATLAB/SIMULINK軟件搭建了改進的三電平SVPWM仿真模型、風(fēng)力發(fā)電機組雙閉環(huán)控制模型、無速度傳感器模型及系統(tǒng)總仿真模型，并進行大量的仿真，仿真結(jié)果驗證了改進的三電平SVPWM調(diào)制策略、基于最佳葉尖速度