多電平矩陣變換器在風(fēng)力發(fā)電中的仿真研究.pdf

1、隨著不可再生能源的逐漸枯竭,可再生能源的利用已成為當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必須,是未來(lái)一個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步和社會(huì)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。風(fēng)能資源在每個(gè)國(guó)家和地區(qū)都非常豐富,因此,許多國(guó)家特別是發(fā)達(dá)國(guó)家在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域取得了巨大突破,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的并網(wǎng)運(yùn)行已經(jīng)從數(shù)十千瓦發(fā)展到兆瓦級(jí)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制和變頻技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)也成為新能源研究的重要課題。
　　本文旨在研究一種多電平矩陣變換器應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中以達(dá)到變速恒頻的良好控制效

2、果,并改善電能質(zhì)量。綜合利用了矩陣變換器和多電平逆變器的優(yōu)點(diǎn),將傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和多電平矩陣變換器(MMC)變頻技術(shù)結(jié)合起來(lái),構(gòu)成新型的高效風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),既能提高風(fēng)能利用率,又能降低輸出電能諧波含量,大大改善了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸送到用戶電能的質(zhì)量。本課題主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　首先,介紹了課題的研究意義、風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、三種典型矩陣變換器的研究情況。接著,推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其等效電路,研究了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

3、中常用的三種最大風(fēng)能跟蹤算法,最后提出了一種改進(jìn)的爬山算法。
　　其次,介紹了多電平矩陣變換器(MMC)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)分析了輸入線電壓兩電平和輸出線電壓三電平空間矢量調(diào)制策略,在此基礎(chǔ)上分析了輸入、輸出雙線電壓的聯(lián)合控制策略,建立了相應(yīng)的仿真模型,進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證了這種雙線電壓空間矢量控制策略的可行性。還提出3相輸入、1相輸出的新型MMC拓?fù)浜洼敵鎏摂M線電壓3電平空間矢量調(diào)制,結(jié)合輸入線電壓2電平空間矢量調(diào)制,得到聯(lián)合調(diào)制策略

4、,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。也對(duì)多電平矩陣變換器的開關(guān)損耗進(jìn)行了詳細(xì)分析,為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
　　最后,根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建了基于多電平矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電仿真模型,將多電平矩陣變換器、風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)等集成在一起,通過(guò)相應(yīng)的控制技術(shù),得到了不同風(fēng)速下的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)能夠在不同風(fēng)速下穩(wěn)定可靠地運(yùn)行,能大大提高電能的質(zhì)量,從而驗(yàn)證了多電平矩陣變換器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的可行性和優(yōu)越性。
　　本課題的應(yīng)用前景非常