在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的趨勢(shì)下,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究日益受到風(fēng)資源大國(guó)的重視。變速恒頻機(jī)組是當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),半直驅(qū)永磁同步機(jī)組綜合了雙饋異步機(jī)組與直驅(qū)永磁機(jī)組的優(yōu)勢(shì),在發(fā)電機(jī)組大型化的趨勢(shì)下將會(huì)越來(lái)越受到重視。本文以半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為研究目標(biāo),對(duì)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流的控制策略進(jìn)行了重點(diǎn)研究。為解決傳統(tǒng)控制策略中復(fù)雜的解耦、PI整定以及多目標(biāo)優(yōu)化困難以等問(wèn)題,有限集模型預(yù)測(cè)控制（FCS-MPC）成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。該方法利用PWM變流器離散特性和開(kāi)關(guān)狀態(tài)有限特性通過(guò)編寫控制程序即能實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器的有效控制,有良好的靈活性和穩(wěn)定性,提高風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量。本文首先介紹了半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立了風(fēng)速模型、風(fēng)力機(jī)模型以及永磁同步電機(jī)、變流器在三相靜止坐標(biāo)系abc、兩相靜止坐標(biāo)系??和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq下的基本數(shù)學(xué)模型,為控制策略的分析提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)模型預(yù)測(cè)控制的理論的分析,提出模型預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩控制和模型預(yù)測(cè)電流控制策略分別對(duì)機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制。該方法以價(jià)值函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),遍歷計(jì)算所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的系統(tǒng)輸出,選擇最優(yōu)開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為控制信... 

【文章來(lái)源】：東北石油大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：54 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

000-2018年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量

提高風(fēng)能利用效率，提高機(jī)組出力；由風(fēng)速變化引起的風(fēng)力機(jī)輸出波動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)能，減小機(jī)械應(yīng)力，平滑發(fā)電機(jī)的輸出功率。直驅(qū)永磁同步和雙饋異步均為變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子側(cè)流電頻率是可以跟隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化。直驅(qū)機(jī)組風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接耦合，不經(jīng)輪箱傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速比較低，因此只能采用永磁同步電機(jī)方案。這種方案，無(wú)齒輪箱，率低；但是其低轉(zhuǎn)速的特性決定了發(fā)電機(jī)體積劇大，運(yùn)輸與安裝困難，受鐵磁材料響，造價(jià)高昂；而且發(fā)電機(jī)的全部功率都要經(jīng)變流器整流逆變后饋入電網(wǎng)，變流器率運(yùn)行，容量大，成本高[24]。與直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)組相比，雙饋異步發(fā)電機(jī)組定子側(cè)直接連接到電網(wǎng)，而繞子側(cè)則通過(guò)雙 PWM 變流器連接到電網(wǎng)[25]。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)一般采用傳動(dòng)比較高的箱將風(fēng)力機(jī)傳入的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞機(jī)械功率給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)轉(zhuǎn)速明顯提高，可采用高速發(fā)電機(jī)，體積小，質(zhì)量輕，便于運(yùn)輸與安裝。雙饋異步機(jī)組變流器的容與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差功率相關(guān)，其效率較高且價(jià)格低廉。但其缺點(diǎn)也很明顯，主要是升輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噪聲大，易疲勞損壞，維修保障頻繁降低了機(jī)組的可靠性，特別是風(fēng)電保障不易對(duì)可靠性要求較高的環(huán)境。

圖 1.3 直驅(qū)永磁同步機(jī)組齒輪箱在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是比較容易受到損壞的部件，據(jù)統(tǒng)計(jì)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電30%以上的故障由齒輪箱引發(fā)。與其相比直驅(qū)永磁同步機(jī)組風(fēng)力機(jī)與永磁同步耦合，無(wú)需齒輪箱傳動(dòng)，增加變比，故障率顯著降低。但由于直驅(qū)機(jī)組轉(zhuǎn)速較極數(shù)較多，風(fēng)機(jī)容量的大型化會(huì)導(dǎo)致電機(jī)設(shè)計(jì)變得困難，體積與重量巨大。為一問(wèn)題，半直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)組應(yīng)運(yùn)而生，其綜合二者優(yōu)點(diǎn)，采用一級(jí)行星接風(fēng)力機(jī)與永磁同步電機(jī)。增加電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低永磁電機(jī)極數(shù)，較小體積重量機(jī)組大型化的趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)半直驅(qū)永磁同步電機(jī)將會(huì)逐步得到廣泛應(yīng)用[26]。作為一種比較有前景的機(jī)組大型化解決方案，半直驅(qū)機(jī)組受到越來(lái)越多的關(guān)注[27]針對(duì)半直驅(qū)機(jī)型特點(diǎn)設(shè)計(jì)了 1.5MW 永磁同步發(fā)電機(jī)，提高了發(fā)電機(jī)負(fù)載功降低了永磁材料的消耗量。文獻(xiàn)[28]仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明并行計(jì)算的兩個(gè)電流控制器成功實(shí)現(xiàn)了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)切換的平滑過(guò)渡,消除了電流過(guò)沖。說(shuō)明變拓?fù)溲b置采用合理的控制策略,完全能夠克服動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓瘞?lái)的不利影響,在拓?fù)涑讨腥员３制交墓β瘦敵�。文獻(xiàn)[29]對(duì)半直驅(qū)機(jī)組的控制策略進(jìn)行了研究，種模塊化的串并聯(lián)多脈晶閘管整流器，結(jié)合半直驅(qū)機(jī)組硬件特點(diǎn)研究了一種低


本文編號(hào)：3122429