基于雙坐標(biāo)變換鎖相的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為一種綠色新能源，近年來發(fā)展迅速。直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)通過兩個(gè)背靠背PWM變流器把風(fēng)機(jī)輸出的電能轉(zhuǎn)換為能滿足并網(wǎng)要求的電能。其中與電網(wǎng)相連的變流器稱為網(wǎng)側(cè)變流器。網(wǎng)側(cè)變流器在風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中一直扮演著重要的角色，決定著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能質(zhì)量和對電網(wǎng)的影響。本文分別對電網(wǎng)電壓平衡和不平衡時(shí)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，并研究風(fēng)電網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略。
　　網(wǎng)側(cè)變流器控制的主要目標(biāo)是:使直流端電壓穩(wěn)定，交流側(cè)三相電流為正弦波且三相對稱，三

2、相電流必須同步跟蹤電網(wǎng)電壓，并能獨(dú)立控制逆變器輸出功率因素。本文首先建立電網(wǎng)電壓平衡時(shí)并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型，采用電壓電流雙閉環(huán)前饋解耦控制策略，同時(shí)結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制方法(SVPWM)對交流側(cè)輸出電流和直流側(cè)電壓實(shí)施有效控制，使其能獨(dú)立控制交流側(cè)輸出電流的有功分量和無功分量，達(dá)到有功功率和無功功率的獨(dú)立控制。
　　為使逆變電壓的頻率與電網(wǎng)電壓頻率同步，網(wǎng)側(cè)變流器采用了鎖相環(huán).本文介紹單同步坐標(biāo)系鎖相(SSRF-SPLL)和雙同步

3、坐標(biāo)系解耦鎖相(DDSRF-SPLL)兩種方法，并建立雙同步坐標(biāo)系解耦鎖相的數(shù)學(xué)模型。DDSRF-SPLL鎖相法能檢測出不平衡電網(wǎng)電壓中的正序分量和負(fù)序分量，并通過解耦方法消除負(fù)序分量的影響，從而能精確的檢測出電網(wǎng)電壓的相位角，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。
　　由于電網(wǎng)電壓不平衡狀態(tài)的存在，本文針對不同控制目標(biāo)分別采用抑制交流側(cè)負(fù)序電流的控制算法和抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)的控制算法。通過建立電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)網(wǎng)側(cè)逆變器的數(shù)學(xué)模型，分析不平衡電網(wǎng)電壓對網(wǎng)側(cè)逆

4、變器的影響，建立其控制目標(biāo):抑制交流側(cè)負(fù)序電流和抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)。分別采用抑制負(fù)序電流的控制算法和雙電流閉環(huán)控制算法。由于雙電流閉環(huán)控制算法中含有4個(gè)PI控制器，導(dǎo)致控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在線運(yùn)算量比較大，這對于一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說是一個(gè)潛在的危險(xiǎn)，因此作者提出了一種新的抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)的控制策略，即兩相靜止坐標(biāo)系下的基于指數(shù)趨近律變結(jié)構(gòu)電流控制算法，這種算法避免了大量PI調(diào)節(jié)器的運(yùn)用，使得交流側(cè)實(shí)際電流能很好的跟隨指令電流，完成控制目標(biāo)，

5、并且變結(jié)構(gòu)控制比PI控制有更好的魯棒性，更易于工程實(shí)現(xiàn)。并根據(jù)DDSRF-SPLL鎖相環(huán)的原理提出了一種新的準(zhǔn)確提取電壓正負(fù)序分量的方法，即雙同步坐標(biāo)系解耦的方法。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上運(yùn)用matlab/simulink仿真軟件，對上述控制算法進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，電壓電流雙閉環(huán)前饋解耦控制策略能夠很好的應(yīng)用于電網(wǎng)平衡時(shí)的逆變并網(wǎng)。DDSRF-SPLL鎖相環(huán)能夠消除電網(wǎng)不平衡影響，精確檢測電網(wǎng)電壓相位角。基于指數(shù)趨近律變結(jié)構(gòu)電