三電平變流器直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、為了調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)合理利用能源，我國(guó)將發(fā)展清潔的可再生能源作為了重要戰(zhàn)略。在可再生能源中，風(fēng)力發(fā)電以其自身的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，占據(jù)著能源市場(chǎng)的重要地位。它也是最具有商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的能源之一。近幾年，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，并得到了研究人員的熱烈追捧，這主要由于它具有可以直接驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)高效且可靠等特點(diǎn)。
　　在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，常采用兩電平變流器，但由于其損耗高，紋波電流大，器件耐壓能力差等問(wèn)題，限制了風(fēng)電的

2、進(jìn)一步發(fā)展。目前，隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，三電平變流器技術(shù)獲得了極快的發(fā)展。二極管箝位型（Neutral Point Clamped，簡(jiǎn)稱(chēng) NPC）三電平變流器以其使用較低耐壓功率器件、無(wú)需器件串聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)深受研究人員的喜愛(ài)。學(xué)者們?cè)趯?duì)三電平變流器的控制上提出了很多方法。其中，電壓空間矢量（Space Vector Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱(chēng)SVPWM）調(diào)制算法是近年來(lái)被利用得比較成熟的控制算法之一。對(duì)此算法的

3、研究，有利于提高發(fā)電效率和改善電網(wǎng)電能的質(zhì)量。本文主要是基于全功率變流器對(duì)永磁直驅(qū)式二極管箝位三電平的 SVPWM算法進(jìn)行分析，并提出了一種簡(jiǎn)單算法，對(duì)穩(wěn)定中點(diǎn)電壓平衡也有一定的幫助，然后通過(guò)仿真平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證分析。
　　本文首先講述了課題的研究背景及意義，通過(guò)對(duì)往年風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)。在熟悉了風(fēng)力機(jī)的理論知識(shí)和基本特性之后，以此為基礎(chǔ)建立了風(fēng)力機(jī)的仿真模型。本文擬采用爬山搜索法作為最大功率點(diǎn)跟蹤的控制方法

4、，通過(guò)比較三種常用爬山搜索法的基本原理和流程圖，利用仿真平臺(tái)對(duì)三種爬山搜索法進(jìn)行了對(duì)比分析。隨后，在了解了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本原理后，建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變流器的數(shù)學(xué)模型。發(fā)電機(jī)側(cè)采用了零d軸電流控制策略，將d軸電流分量調(diào)為0，就可以實(shí)現(xiàn)定子電流對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。網(wǎng)側(cè)采用電網(wǎng)電壓定向的控制策略，分別調(diào)節(jié)d、q軸電流分量就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率和無(wú)功功率的控制。本文選擇 SVPWM調(diào)制算法作為全功率變流器的調(diào)制算法，并對(duì)其進(jìn)

5、行了深入的工作原理分析與研究。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一種計(jì)算起來(lái)較為簡(jiǎn)單的方式，通過(guò)對(duì)比SPWM和SVPWM算法的相似處，提出一種改進(jìn) SVPWM算法。本文對(duì)導(dǎo)致中點(diǎn)電位不平衡因素進(jìn)行了分析和研究，在研究SVPWM算法的同時(shí)，引入了一個(gè)可調(diào)節(jié)的中點(diǎn)平衡系數(shù)k，通過(guò)調(diào)節(jié)k值的取值范圍，控制中點(diǎn)電壓的波動(dòng)。
　　利用仿真軟件MATLAB/Simulink搭建整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。對(duì)本文提出的改進(jìn) SVPWM調(diào)制算法和中點(diǎn)電位平衡控制