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

1、隨著化石能源儲(chǔ)量的不斷減少，世界各國(guó)都將目光投向了新能源，將其視為未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(yáng)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(shì)頭最為強(qiáng)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(jī)側(cè)系統(tǒng)主要由永磁同步發(fā)電機(jī)組及機(jī)側(cè)變流器組成。永磁同步發(fā)電機(jī)組的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，而發(fā)電機(jī)側(cè)變流器

2、的作用則是控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率的控制。論文主要對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)組及機(jī)側(cè)變流器的控制策略進(jìn)行研究。
　　 本文首先研究三電平變流器的拓?fù)浣Y(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(duì)兩種三電平變流器調(diào)制策略進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。詳細(xì)地闡述了SVPWM調(diào)制策略的實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)間的計(jì)算與分配等內(nèi)

3、容，在此基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)的區(qū)域判別方法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 第三，對(duì)直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型和控制方法進(jìn)行了研究。在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)及永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行詳細(xì)地分析，闡明了最大功率點(diǎn)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(diǎn)跟蹤控制和零d軸電流矢量控制實(shí)現(xiàn)的方法，并據(jù)此搭建了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　 第四，對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)無(wú)速度傳感器進(jìn)行研究。由于傳統(tǒng)的傳感器存在安裝

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