永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究.pdf

1、永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)采用背靠背雙PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制)全功率變流器并網(wǎng)，不僅省去了易壞部件齒輪箱，又易于實現(xiàn)電網(wǎng)故障期間風(fēng)電系統(tǒng)的不間斷并網(wǎng)運行，因此得到了廣泛研究。網(wǎng)側(cè)變流器是背靠背雙PWM全功率變流器的一部分，是永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口，其控制目標(biāo)主要是在穩(wěn)定直流側(cè)電容電壓的同時，根據(jù)電網(wǎng)對能量的需要，實現(xiàn)有功和無功能量解耦輸出。
　　首先，比較了永磁直驅(qū)同步風(fēng)電系統(tǒng)和雙饋異步風(fēng)電系統(tǒng)

2、的優(yōu)缺點，介紹了永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器的主流控制技術(shù)，并說明了風(fēng)電機組低電壓穿越的必要性和研究現(xiàn)狀。經(jīng)簡要分析了基于雙PWM全功率變流器的永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理后，建立了PMSG(PermanentMagnetSynchronousGenerator，永磁同步發(fā)電機)的數(shù)學(xué)模型以及網(wǎng)側(cè)變流器在abc三相靜止坐標(biāo)系下的開關(guān)函數(shù)數(shù)學(xué)模型和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，在電網(wǎng)電壓正常情況下，網(wǎng)側(cè)變流器采用基

3、于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，構(gòu)建了電壓外環(huán)和雙電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)通過兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的PI控制器實現(xiàn)無靜差跟蹤控制，完成了控制器的參數(shù)設(shè)計。對該控制策略在Matlab/Simulink環(huán)境下進行仿真驗證，仿真結(jié)果表明，網(wǎng)側(cè)變流器既可以實現(xiàn)單位功率因數(shù)逆變運行，也可以根據(jù)無功電流設(shè)定輸出無功功率，且輸出電流正弦度較高，諧波含量滿足并網(wǎng)電流總諧波畸變率小于5％的規(guī)定。
　　最后，為了研究網(wǎng)側(cè)變流器在電網(wǎng)電壓跌落時的控制

4、策略，分析了其在電網(wǎng)電壓跌落情況下的特性。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時，由于瞬時功率不平衡引起直流側(cè)電容電壓上升，針對這一問題，通過構(gòu)建功率外環(huán)和采用卸荷電路的方法穩(wěn)定直流側(cè)電容電壓。對該控制方法在Matlab/Simulink環(huán)境下進行仿真驗證，仿真結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓跌落至額定值的20％時，直流側(cè)電容電壓升高幅度控制在2.62％以內(nèi)，有效保護了直流側(cè)電容。同時在電網(wǎng)電壓跌落期間，通過使網(wǎng)側(cè)變流器運行于無功補償模式下，重新分配有功和無功電流，根據(jù)