永磁直驅風電機組網側PWM變流器VF-DPC策略的研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染給人類的生存敲響了警鐘，人類迫切需要改變能源體系結構，未來社會里可再生能源將逐步取代常規(guī)能源。近幾十年來，風電裝機容量不斷攀升，風電技術也日漸成熟，風能成為目前最具商業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展前景的可再生能源之一。隨著風電并網容量的不斷上升，對風電并網技術提出了更加苛刻的要求，變流器的控制與設計成為整個風電機組的關鍵技術之一。本文選取永磁直驅風電機組網側PWM變流器做為研究對象，對其基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制策略（Virtu

2、al-Flux-based Direct Power Control，VF-DPC）展開研究，深入剖析滯環(huán)、PI和滑模三種控制策略的動態(tài)性能，具有重要的參考價值和學術意義。
　　首先，本文選取三相電壓型PWM整流器作為網側變流器的拓撲結構，從單相變流的控制原理出發(fā)，指出只要能控制開關管的導通時間和狀態(tài)就能實現功率因數可調的目的，為更好的實現控制器的設計，推導出網側變流器和直流母線電壓在兩相旋轉坐標系下的數學模型，本文還詳細闡述空間

3、電壓矢量控制產生正弦波脈沖的方法，為網側變流器模型的搭建做好充足的理論準備。
　　其次，本文通過介紹瞬時功率理論和虛擬磁鏈定向原理，指出VF-DPC相比于電壓定向矢量控制的優(yōu)越性，針對傳統(tǒng)開關表功率波動和無功調節(jié)不足的缺點，設計新的開關表，重新確定各扇區(qū)的電壓空間矢量在一定程度上能改善開關表的邊界抖動情況。由于滯環(huán)控制開關表頻率不固定，設計基于PI調節(jié)的虛擬磁鏈直接功率控制器，推導交流側d-q軸電壓與有功功率和無功功率之間的關系，

4、并引入前饋解耦環(huán)節(jié)實現q軸電壓單獨控制有功、d軸電壓單獨控制無功的控制策略，在此基礎上搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型，驗證兩種控制策略的可行性。
　　最后，本文通過對滑模變結構控制的研究，分析滑模控制器的設計步驟，根據其魯棒性強與實現簡單的優(yōu)點，選取電壓環(huán)做為滑模面的設計，選取功率環(huán)作為滑?？刂坡试O計，為了消除抖振采用飽和函數代替開關函數，在此基礎上設計網側變流器滑模直接功率控制器，將此控制策略應用到直驅型風電系統(tǒng)中，