直驅(qū)型永磁同步風電系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、直驅(qū)型永磁同步風電系統(tǒng)具有無齒輪箱、故障率低、效率高以及可靠性高等特點在現(xiàn)代風力發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，而系統(tǒng)的控制策略將會對系統(tǒng)發(fā)電與并網(wǎng)產(chǎn)生直接的影響。本文主要圍繞直驅(qū)型永磁同步風電系統(tǒng)中并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)問題與低電壓穿越問題進行了研究，主要內(nèi)容有：
　　首先，介紹了風力發(fā)電的研究背景與意義，對現(xiàn)代風力發(fā)電系統(tǒng)中的主要風機類型進行了簡要分析，對直驅(qū)型風電系統(tǒng)的控制策略國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了簡單介紹。
　　第二，對直驅(qū)型永磁風

2、力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理以及特性進行了分析，列舉了雙PWM功率變換器以及不控整流變換器兩種變流器的結(jié)構(gòu)，進行了對比分析，并給出了兩種變換器電路的優(yōu)缺點。對直驅(qū)型永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)中的運行控制系統(tǒng)進行了簡要介紹。
　　第三，對風力渦輪機、永磁同步電機、功率變換器的工作原理進行了說明。運用了空間矢量的方法建立了功率變換器與同步電機的數(shù)學模型，對Clarke、dq、以及abc-dq三種形式的坐標變換進行了分析。對網(wǎng)側(cè)變換器可在四象限運行

3、的原理進行了簡單分析，并給出了交流電壓電流向量圖。
　　第四，電網(wǎng)準則要求風力發(fā)電機組應該具有并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)能力。基于這一問題，本文提出了直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)無功功率支撐策略。分析了網(wǎng)側(cè)和機側(cè)變換器的控制原理，給出了系統(tǒng)控制框圖。通過Matlab/Simulink仿真軟件建立了1.5MW直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，分別對電網(wǎng)正常和電網(wǎng)故障情況進行了仿真研究。實驗結(jié)果表明所提出的無功功率支撐策略在直流母線電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上

4、能夠提升公共耦合點電壓。當風電場中多臺風電機組采用該方法時，能夠幫助PCC電壓恢復至正常范圍。
　　最后，電網(wǎng)準則要求當電網(wǎng)發(fā)生故障或擾動造成并網(wǎng)點電壓深度跌落時，風電機組應具有低電壓穿越能力。基于這一問題，本文提出了含超級電容儲能裝置的直驅(qū)永磁同步風電機組的低電壓穿越控制策略。分別對機側(cè)變換器，網(wǎng)側(cè)變換器，以及儲能裝置進行了控制策略的設(shè)計。并給出了系統(tǒng)控制框圖。在 Matlab/Simulink仿真平臺搭建了1.5MW直驅(qū)永磁同