矩陣變換器勵磁的變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)研究及仿真.pdf

1、能源、環(huán)境是當今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題，風能作為一種取之不盡、用之不竭、清潔無污染、廉價的“綠色能源”已成為可再生能源領(lǐng)域研究的重要課題。提高風力發(fā)電能力和技術(shù)水平對改善我國能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建能源安全體系、建設(shè)和諧社會具有重大意義。本文在分析和研究國內(nèi)外相關(guān)文獻基礎(chǔ)上，根據(jù)國內(nèi)外風力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對變速恒頻雙饋風力發(fā)電機的勵磁控制技術(shù)進行了系統(tǒng)深入的研究。
　　分析研究了變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理，雙饋電機亞同

2、步、同步及超同步三種工作狀態(tài)，以及功率在變速恒頻(Variable Speed Constant Frequency簡稱 VSCF)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的流動規(guī)律。然后研究了風力機和雙饋電機的基本特點和運行原理，尋找最大風功率點跟蹤策略。
　　運用定子磁鏈定向矢量控制的分析方法，推導出定子磁鏈定向的二相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的雙饋電機(Doubly-Fed Induce Generator，簡稱DFIG)數(shù)學模型，有效反映了轉(zhuǎn)子勵磁電流的

3、幅值、相位、頻率對輸出功率的控制作用。轉(zhuǎn)子電流分解為勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，并加入轉(zhuǎn)子電流前饋補償量實現(xiàn)了定子有功、無功功率的解藕控制和最大風功率跟蹤策略。針對風力發(fā)電系統(tǒng)多變量、非線性、大慣性等特點，研究了模糊自適應(yīng)PI控制器。
　　通過各種變頻器優(yōu)缺點的對比分析，本文采用矩陣變換器作為變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子勵磁裝置。第三章詳細論述了矩陣變換器工作原理和控制方法，并選擇了空間矢量調(diào)制(Space Vector Modulat

4、ion簡稱SVM)法作為矩陣變換器的調(diào)制策略。詳細推導了SVM法的數(shù)學模型。最后對矩陣變換器進行了仿真研究，仿真結(jié)果說明矩陣變換器具有較好的變頻控制性能。
　　根據(jù)定子磁鏈定向坐標系下的數(shù)學模型設(shè)計系統(tǒng)控制框圖，繪制了系統(tǒng)仿真流程圖，對本文所提出的控制算法和控制技術(shù)的可行性，以及當風速變化時，系統(tǒng)有效跟蹤最大風功率點和電網(wǎng)側(cè)整功率因數(shù)控制的能力，用C語言編寫系統(tǒng)仿真程序，MATLAB調(diào)用仿真數(shù)據(jù)繪制出仿真曲線。結(jié)果表明風速變化時，