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)，在保護環(huán)境的同時合理利用能源，我國將發(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)電以其自身的各項優(yōu)點，占據(jù)著能源市場的重要地位。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)動和系統(tǒng)高效且可靠等特點。
　　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題，限制了風(fēng)電的

2、進一步發(fā)展。目前，隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進，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，簡稱 NPC）三電平變流器以其使用較低耐壓功率器件、無需器件串聯(lián)等優(yōu)點深受研究人員的喜愛。學(xué)者們在對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，簡稱SVPWM）調(diào)制算法是近年來被利用得比較成熟的控制算法之一。對此算法的

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永磁直驅(qū)式二極管箝位三電平的 SVPWM算法進行分析，并提出了一種簡單算法，對穩(wěn)定中點電壓平衡也有一定的幫助，然后通過仿真平臺進行驗證分析。
　　本文首先講述了課題的研究背景及意義，通過對往年風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢。在熟悉了風(fēng)力機的理論知識和基本特性之后，以此為基礎(chǔ)建立了風(fēng)力機的仿真模型。本文擬采用爬山搜索法作為最大功率點跟蹤的控制方法

4、，通過比較三種常用爬山搜索法的基本原理和流程圖，利用仿真平臺對三種爬山搜索法進行了對比分析。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，就可以實現(xiàn)定子電流對電磁轉(zhuǎn)矩進行控制。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現(xiàn)對有功功率和無功功率的控制。本文選擇 SVPWM調(diào)制算法作為全功率變流器的調(diào)制算法，并對其進

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