基于矩陣變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制研究.pdf

1、在能源消耗持續(xù)增長，環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，可再生能源的開發(fā)利用越發(fā)受到重視。風(fēng)力發(fā)電憑借其綠色、清潔、環(huán)保和可再生等優(yōu)點成為世界各國學(xué)者競相研究的熱點。在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以其高效性和實用性逐漸成為風(fēng)力發(fā)電的主流。本文主要圍繞雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制及其勵磁控制展開了深入的研究。
　　首先，以變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電的基本原理為基礎(chǔ)，分析了雙饋發(fā)電機在亞同步、同步、超同步三種工作狀態(tài)下的運行特性，推導(dǎo)了雙饋發(fā)電

2、機的穩(wěn)態(tài)等效電路，研究了雙饋發(fā)電機的功率流動關(guān)系。然后又討論了風(fēng)力機的工作原理和運行特性，確定采用功率閉環(huán)控制的方案來實現(xiàn)最大功率的跟隨控制。
　　其次，研究了矢量控制的基本原理，推導(dǎo)了雙饋發(fā)電機在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)坐標(biāo)變換得出了兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型。采用定子磁鏈定向矢量控制技術(shù)，使得定子和轉(zhuǎn)子的電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)矩等各個變量間的關(guān)系方程式得以簡化，簡化方程式直接體現(xiàn)了雙饋發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁電流幅

3、值和頻率的改變對其輸出功率的影響。最終實現(xiàn)了雙饋發(fā)電機定子端有功功率、無功功率的解耦控制和最大風(fēng)能捕獲的控制目標(biāo)。
　　再次，分析比較了各種變頻器的優(yōu)缺點，確定了采用功率雙向流動，頻率任意可調(diào)的“綠色”變頻器——矩陣變換器(MC)作為雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子勵磁裝置。介紹了矩陣變換器的工作特性和控制原理，并確定采用新型空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法作為矩陣變換器的控制策略。詳細(xì)推導(dǎo)了新型空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法的數(shù)學(xué)表

4、達(dá)式。利用Matlab/Simulink平臺，搭建矩陣變換器模型并進(jìn)行了仿真實驗，結(jié)果證明:矩陣變換器有優(yōu)良的輸入、輸出特性和良好的變頻特性，確保了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠在三種不同工況下正常運行，同時也驗證了新型空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法的正確性和有效性。
　　最后，針對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的特點，基于定子磁鏈定向的控制策略下的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計出雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲控制框圖。利用Matlab/Simulink平