永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的矩陣變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來,全球的氣候變化及環(huán)境問題日益威脅著人類的生存環(huán)境,風(fēng)能作為當(dāng)今最具前景的新能源之一,越來越得到世界各國(guó)重視。永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于無電刷,取消了增速機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。
　　 矩陣變換器是一種新型且具有優(yōu)良輸入輸出特性的交一交直接型變換裝置,相對(duì)于傳統(tǒng)的交流變換裝置有其突出的性能:中間沒有大容量的直流儲(chǔ)能器件；能量雙向流通,可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；具有輸入輸出波形為正弦；輸入功率因

2、數(shù)能夠自由調(diào)節(jié)等。隨著電力電子變換裝置器件的制造技術(shù)不斷成熟和研究方法的深入,矩陣變換器將在能源、交流變頻調(diào)速及電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。論文主要內(nèi)容如下:
　　 介紹了課題的研究背景意義和研究?jī)?nèi)容；闡述了永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)與矩陣變換器的優(yōu)勢(shì)及其技術(shù)發(fā)展背景,對(duì)矩陣變換器中使用的開關(guān)功率器件進(jìn)行了選擇對(duì)比分析。
　　 從矩陣變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、開關(guān)功率器件的四步換流技術(shù)及其系統(tǒng)的空間矢量調(diào)制策略方面進(jìn)行了理論推導(dǎo)與

3、分析研究,通過構(gòu)建矩陣變換器數(shù)學(xué)函數(shù),推導(dǎo)得出其在空間矢量調(diào)制策略下,虛擬整流與逆變的開關(guān)組合函數(shù),建立了矩陣變換器的數(shù)學(xué)仿真模型,應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)矩陣變換器系統(tǒng)在電壓幅值調(diào)節(jié)、頻率變換和能量回饋方面進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果證明了其優(yōu)良的輸入輸出性能。
　　 闡述了永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制結(jié)構(gòu)原理和工作參數(shù)特性,建立了永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；運(yùn)用永磁同步發(fā)電機(jī)矢量控制理論,建立永

4、磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)基于轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈定向的數(shù)學(xué)模型。在前面所述的基礎(chǔ)上,構(gòu)建矩陣變換器與永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)二者相結(jié)合的控制系統(tǒng),搭建了其仿真模型,仿真驗(yàn)證了在發(fā)電狀態(tài)下的運(yùn)行效果,完成了有功功率和無功功率的解耦控制,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。仿真結(jié)果證明,構(gòu)建的矩陣變換器與永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)其性能良好,該系統(tǒng)是正確和可行的。
　　 采用DSP芯片為主控制和CPLD芯片為輔助控制構(gòu)建了矩陣變換器控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了矩陣變換器系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)