基于矩陣變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制的研究.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(diǎn)成為世界各國學(xué)者競相研究的熱點(diǎn)。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(shí)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(lì)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(jī)在亞同步、同步、超同步三種工作狀態(tài)下的運(yùn)行特性,推導(dǎo)了雙饋發(fā)電

2、機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路,研究了雙饋發(fā)電機(jī)的功率流動(dòng)關(guān)系。然后討論了風(fēng)力機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性,確定采用功率閉環(huán)控制的方案來實(shí)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,建立了雙饋發(fā)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系及兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(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(gè)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(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流幅值和頻率的改變對其輸出功率的影響。實(shí)現(xiàn)了雙

3、饋發(fā)電機(jī)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(diǎn),確定采用功率雙向流動(dòng),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(lì)磁裝置。分析了矩陣變換器的基本拓?fù)浜凸ぷ髟?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。利用 Matlab/Simulink平臺(tái),搭建矩陣變換器模型并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果證明:矩陣變換器有優(yōu)良的輸入

4、、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(yùn)行,同時(shí)也驗(yàn)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,在 Matlab/Simulink環(huán)境中搭建了風(fēng)力機(jī)模型、雙饋發(fā)電機(jī)模型、最大風(fēng)能捕獲控制模型及其整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型,并對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:在模擬風(fēng)速發(fā)生階躍變化的情況下,通過矩陣變換器對轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率、相位及其相序的相應(yīng)調(diào)節(jié),雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)快速、有