直驅式風電系統(tǒng)并網變流器及其控制策略研究.pdf

1、眾所周知，風無處不在，無時不在，不會隨著時間的流逝而消失，因此風能是一種可再生能源，有著不可估量的潛在價值。因此建造大型的大容量的風力發(fā)電系統(tǒng)或風電場是很有必要的。隨機科技的進步，各種各樣的風電系統(tǒng)已經建成并投入到生產運行中，在這些風電系統(tǒng)中變速恒頻發(fā)電模式得到了人們的認可，也逐漸取代了現有的發(fā)電系統(tǒng)而成為佼佼者。直驅式風電系統(tǒng)采用較低速度的PMSG,無需齒輪箱，提高了機組的可靠性，降低了噪聲。電機的轉子為永磁體結構,不必要借助勵磁電源

2、進行勵磁,因此其工作效率高、壽命長、重量輕。因此直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)已成為未來風電發(fā)展的趨勢之一。而本文就是在眾多學者研究的基礎之上對直驅式風電系統(tǒng)中的變流器及其對應的控制策略進行了深入的研究。本課題所做的主要工作現歸納為如下幾個方面：
　　對不同類型的風電系統(tǒng)進行比較分析，綜述了幾種常用的風力發(fā)電系統(tǒng)，給出了它們的拓撲結構及其所涉及的發(fā)電機類型，定量的比較了這幾種風電系統(tǒng)相同與不同與之處，分析彼此之間的利弊和適用范圍，討論了風機的

3、發(fā)展趨勢及今后的工作重點。這些工作和經驗有著很高的參照價值，可以作為后人選擇或研究風電系統(tǒng)的依據。
　　為了研究風力發(fā)電系統(tǒng)的特點和對所設計的風電系統(tǒng)的性能進行驗證。本論文對風電機組的每一塊都進行了全面的分析研究，借助于各種參考資料推導出了各個部件的數學公式，例如風速的數學公式、永磁同步發(fā)電機在各種形態(tài)下的數學公式、整理器和逆變器的數學公式等。
　　本文對1.2MW的直驅式變速恒頻風電系統(tǒng)中的變流器進行了深入的研究，提出了一

4、種適用與此系統(tǒng)的變流器方案，變流器使用二極管進行不可控整流+升壓斬波電路+SVPWM逆變電路的拓撲結構。對原有的單重Boost升壓變流電路進行了改進，提出了多重化并聯(lián)升壓變流電路，給出了系統(tǒng)的狀態(tài)方程與控制策略，并對這種電路的輸入電流紋波進行了分析。研究了幾種典型的最大功率點追蹤（mppt）調制算法，即基于風力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制、基于最佳葉尖速比的最大功率點跟蹤控制、基于最佳轉矩控制的極大功率點追蹤控制和基于爬山搜索的最大功

5、率點跟蹤控制并在原有的爬山搜索算法的基礎之上提出了一種新型的爬山算法，對原有爬山算法進行了改進，提高了最大功率的搜索速度與準確性。本文詳細的研究了網側逆變器間接電流調控方法和直接電流調控方案，結合1.2WM直驅式風電系統(tǒng)的特點本文采用直接電流控制策略對網側逆變器進行控制。
　　末尾，在M at lab里面編寫了控制算法程序并搭建了風電機組中各個部件的模型，對變流器及其控制策略的可行性進行驗證。結果表明:系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行、效率高、紋