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，能源短缺以及環(huán)境污染兩大問題已受到了世界各國的關(guān)注，綠色無污染的可再生能源是解決這兩大問題的重要途徑，因此在全世界得到了大規(guī)模的開發(fā)與應(yīng)用。風(fēng)能作為一種可再生能源，以其具有綠色無污染、資源廣泛以及技術(shù)成熟等優(yōu)點，近年來達到了迅猛發(fā)展，成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。目前，風(fēng)電市場中主要由雙饋型風(fēng)電機組和直驅(qū)型風(fēng)電機組組成，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)簡單、可靠性高以及并網(wǎng)控制靈活等優(yōu)點，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)為研究對象，主要對系統(tǒng)的建模以及控制策略展開研究，并著重研究了系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤和并網(wǎng)控制等問題。
　　論文首先介紹了目前國內(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，著重對比了目前變速恒頻風(fēng)電機組的兩大主流機型雙饋型和直驅(qū)型的優(yōu)缺點;其次介紹了直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的組成以及變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，并采用基于全功率背靠背雙PWM變流器拓撲結(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、和運行機理，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)力機模型、永磁同步發(fā)電機模型、直流環(huán)節(jié)模型、全功率變流器模型，對后續(xù)研究內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。
　　第三章分析了系統(tǒng)機側(cè)變流器的主要功能以及相應(yīng)的控制策略。對機側(cè)實現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤進行了詳細分析并對現(xiàn)有的策略進行了改進，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軸控制策略實現(xiàn)對同步發(fā)電機的控制。對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)境下搭建了整個系統(tǒng)的仿真模型，對機側(cè)控制策略進行了仿真分析，驗證了機側(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現(xiàn)對并網(wǎng)有功和無功功率控制問題。針對風(fēng)速變化時直流側(cè)電容電壓因兩側(cè)功