發(fā)布時間：2020-03-11 09:05

【摘要】：風能資源是清潔、無污染的綠色能源，是目前發(fā)展最快的可再生能源之一，受到了全球的廣泛關注。風力發(fā)電系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)風能轉(zhuǎn)化成電能的重要裝置，而全功率變流器是風力發(fā)電系統(tǒng)中實現(xiàn)發(fā)電能量饋入電網(wǎng)的重要部件，因此對全功率變流器控制技術的研究受到了各國學者的關注。直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)省去了需要經(jīng)常維修的齒輪箱，提高了系統(tǒng)效率，降低了投資和維護成本，是風力發(fā)電技術的發(fā)展趨勢和當前研究熱點。本文主要研究了直驅(qū)風電系統(tǒng)的全功率變流器控制策略。 本文建立了永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)各部分的數(shù)學模型，選取雙PWM變流器的結(jié)構(gòu)，電流控制器采用常規(guī)的PI控制器。在機側(cè)變流器中，采取了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的雙閉環(huán)控制方案；在網(wǎng)側(cè)變流器中，采取了基于電網(wǎng)電壓定向的雙閉環(huán)控制方案。仿真結(jié)果表明，機側(cè)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速快速跟隨風速變化，追蹤最大風能，網(wǎng)側(cè)可以維持直流母線電壓的穩(wěn)定和實現(xiàn)有功無功分量的解耦控制。 由于傳統(tǒng)PI控制器只能實現(xiàn)對直流信號的無靜差控制，因此需要進行坐標變換運算，導致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜性變大和算法實現(xiàn)的難度增大；為了實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)性能的改善，在控制過程中要加上交叉耦合項和前饋補償項，而這兩項均受溫度和電路參數(shù)的影響，從而降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對傳統(tǒng)PI控制器存在的缺陷，引入比例諧振（proportion resonant，PR）控制器。PR控制器能夠在靜止坐標系下實現(xiàn)對交流分量的無靜差跟蹤，在深入分析了PR控制器的基本原理和特性的基礎上，提出一種改進型PR控制器，并將其應用到直驅(qū)風電系統(tǒng)的雙PWM變流器控制系統(tǒng)中。在Matlab/Simulink平臺上分別搭建了基于比例諧振控制的網(wǎng)側(cè)變換器和機側(cè)變換器矢量控制系統(tǒng)，并進行了仿真實驗和分析，通過與PI控制方案的仿真結(jié)果進行對比，驗證了該控制策略的正確性和優(yōu)越性。
【圖文】：

直驅(qū)風電系統(tǒng)的雙 PWM 變換器控制策略研究 變速恒頻風電系統(tǒng)并網(wǎng)方式變速恒頻風力發(fā)電機組是指風力發(fā)電過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以跟隨風而變化，從而提高風能利用率，這是現(xiàn)在廣泛采用的風力發(fā)電機組。速恒頻風力發(fā)電機組主要有兩種，一種是基于雙饋異步發(fā)電機(Doubction Generator, DFIG)的齒輪驅(qū)動型風電機組，另一種是基于永磁同ermanent-Magnet Synchronous Generator, PMSG)的直驅(qū)型風電機組。這機組的拓撲結(jié)構(gòu)分別如圖 1-5 和圖 1-6 所示。

[10]。直驅(qū)型風電機組拓撲結(jié)構(gòu)如圖1-6所示，風力機直接與永磁同步發(fā)電機相連，省去了變速齒輪箱，即為直驅(qū)型。永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子采用永磁體勵磁，定子繞組通過交直交變流器連接到電網(wǎng)。風輪機把捕獲到的風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，由傳動軸直接輸送到永磁同步電機中，根據(jù)電磁感應原理把機械能轉(zhuǎn)化為頻率與幅值均變化的三相交流電，，再通過電力電子器件電能變換的作用轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率和幅值均恒定的三相交流電饋入電網(wǎng)。對中間環(huán)節(jié)變流器采取相應的控制策略，控制系統(tǒng)有功和無功功率，實現(xiàn)最大功率跟蹤[11-12]。
【學位授予單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM614

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

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本文編號：2586237