基于TSMC直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)的有功功率平滑控制策略研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是解決世界能源危機(jī)的一個有效途徑，而風(fēng)電并網(wǎng)是推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的動力。但是由于風(fēng)能的隨機(jī)波動性和風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身的特性使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的有功功率隨風(fēng)速的變化而波動，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸送到電網(wǎng)的電能質(zhì)量。隨著風(fēng)電規(guī)模的迅速擴(kuò)大，有必要采取一些措施來抑制發(fā)電機(jī)輸出功率的波動。本文針對現(xiàn)有的有功功率平滑控制策略所存在的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性、功率平滑性和風(fēng)能利用率之間的矛盾，以雙級矩陣變換器（Two-stage matrix convert

2、er，簡稱TSMC）為功率變換器的永磁同步發(fā)電機(jī)為研究對象，提出了兩種平滑有功功率隨機(jī)波動的控制策略。
　　本文首先對TSMC的雙空間矢量調(diào)制策略作了簡單的分析，在建立TSMC逆變級并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，介紹了TSMC的集成控制策略。其次對風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，針對現(xiàn)有有功功率平滑控制策略中存在的功率平滑性和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的矛盾，提出一種利用模糊控制器對TSMC逆變級參考有功功率自修正的有功功率平滑控制策略。該方法兼顧了輸出

3、有功功率的平滑性和風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性，能夠保證風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)速下降較快的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。
　　針對上述方法在風(fēng)能利用率方面所存在的不足，提出了一種基于模糊指數(shù)移動平均(Exponential moving average，簡稱EMA)算法的有功功率平滑控制策略。該控制策略中的平滑功率參考值的給定是在傳統(tǒng)EMA算法基礎(chǔ)上的改進(jìn)。在傳統(tǒng)的EMA算法中，周期數(shù)是一個常數(shù)，而基于模糊EMA算法的平滑控制策略是將周期數(shù)作為模糊控制器的輸出量，因

4、此能夠根據(jù)風(fēng)速的變化情況，實(shí)時地對周期數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。該平滑控制策略兼顧了風(fēng)能利用率、風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有功功率的平滑性能，從而在風(fēng)速平穩(wěn)段提高了風(fēng)能的利用率，在風(fēng)速迅速下降的時刻能夠確保風(fēng)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，在風(fēng)速波動的時間段輸出平滑的有功功率。
　　最后在MATLAB/simulink仿真平臺上搭建了TSMC風(fēng)電系統(tǒng)模型，對上述兩種控制策略分別進(jìn)行了仿真研究，通過仿真結(jié)果可以看出，兩種方法都兼顧了風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率的平滑