雙饋風(fēng)力發(fā)電變流器的控制策略研究.pdf

1、近年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染的壓力，世界各國(guó)正加快開(kāi)發(fā)和利用可再生能源的步伐，從而水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等發(fā)電技術(shù)得到大力發(fā)展，其中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)尤為突出，由于開(kāi)發(fā)周期短，成本相對(duì)較低，受到業(yè)界高度重視。在這種背景下，作為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的典型代表，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，前景非?？捎^。
　　本文研究的課題正是變速恒頻雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，首先簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)的組成部分以及各自的功能，然后具體分析風(fēng)力機(jī)的工作特性，

2、追蹤最大風(fēng)能的原理和傳動(dòng)軸系的數(shù)學(xué)模型，接下來(lái)研究雙饋發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型以及功率的流向，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組件——變流器的控制策略正是在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上獲得的；然后列出幾種常用功率變換電路，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)，得出雙PWM變換器是最佳選擇；最后提出矢量控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器的控制。
　　本文研究的核心是變流器，這是整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)的主要執(zhí)行者，由電網(wǎng)側(cè)變換器和電機(jī)側(cè)變換器兩部分組成，兩者既獨(dú)立又聯(lián)系，各司其職，中間通

3、過(guò)母線電容連接。根據(jù)電網(wǎng)側(cè)變換器電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，保證母線電壓穩(wěn)定，同時(shí)使得輸入的功率因數(shù)為1。由于電機(jī)側(cè)變換器與雙饋發(fā)電機(jī)相連，分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，采用定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻氖噶靠刂撇呗?，主要任?wù)是實(shí)現(xiàn)定子有功和無(wú)功功率的解耦，同時(shí)確保系統(tǒng)的魯棒性。文章最后根據(jù)控制策略和控制框圖，在Matlab/Simulink平臺(tái)下搭建仿真模型，對(duì)于電網(wǎng)側(cè)變換器，通過(guò)示波器可以看到，母線電壓與設(shè)定值保持一致，波動(dòng)不大，輸入電

4、流無(wú)功分量基本為零，即輸入功率因數(shù)為1；對(duì)于電機(jī)側(cè)變換器，通過(guò)仿真運(yùn)行可以看到定子有功功率和無(wú)功功率相對(duì)獨(dú)立，因此驗(yàn)證了變流器控制策略的可行性。
　　文章提出了電機(jī)側(cè)變換器開(kāi)環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的對(duì)比，采用開(kāi)環(huán)控制方式，可以滿足變速恒頻雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的基本要求，即可以實(shí)現(xiàn)定子有功功率和無(wú)功功率的解耦以及機(jī)電系統(tǒng)的解耦，但是抗干擾能力不是很好，使用閉環(huán)控制方式，輸出量波動(dòng)非常小且比較平滑，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性。這正是本課題預(yù)期