直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器拓?fù)浼翱刂撇呗匝芯?pdf

1、隨著全球能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，以風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源為代表的新能源開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的重視。其中由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對(duì)成熟且全球風(fēng)能資源豐富，因此風(fēng)力發(fā)電是二十一世紀(jì)最具大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用前景的新能源之一。與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于采用了多極低速永磁同步發(fā)電機(jī)并取消了增速齒輪箱，從而降低了維護(hù)費(fèi)用，提高了可靠性，而且，利用變速恒頻發(fā)電方式能大大提高風(fēng)能利用率，適應(yīng)目前對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)高效率、大容量、高可靠性的

2、要求。因此，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正逐漸得到人們的青睞，各國(guó)學(xué)者爭(zhēng)相研究。本文對(duì)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的拓?fù)浼捌淇刂撇呗赃M(jìn)行了全面研究，建立起一套仿真與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了相應(yīng)仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要綜述。介紹了風(fēng)力機(jī)的基本特性，分析總結(jié)了最大風(fēng)能利用的基本思路，為具體設(shè)計(jì)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略奠定基礎(chǔ)；對(duì)仿真軟件中的風(fēng)力機(jī)模型進(jìn)行了詳細(xì)研究分析，提出了在實(shí)驗(yàn)室條件下利用變頻器驅(qū)

3、動(dòng)的異步機(jī)來(lái)定性模擬風(fēng)力機(jī)的方法，為仿真及實(shí)驗(yàn)研究提供了手段。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電力變換部分可分為機(jī)側(cè)整流、直流環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)逆變?nèi)糠?。首先在詳?xì)分析網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行原理及數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了電網(wǎng)電壓定向矢量控制系統(tǒng)，定量分析了控制器參數(shù)及主電路元器件參數(shù)的選擇問(wèn)題，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該系統(tǒng)具有直流電壓穩(wěn)定、網(wǎng)側(cè)輸出電流諧波小、可單位功率因數(shù)運(yùn)行、有/無(wú)功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，符合直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的要求。其次根

4、據(jù)機(jī)側(cè)整流裝置的不同，分別對(duì)發(fā)電機(jī)輸出接無(wú)源整流裝置和接有源整流裝置的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。對(duì)于前者，首先分析了其工作特性，然后分別研究了基于boost升壓電路與Z源逆變器的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浼捌淇刂品椒?、最大功率點(diǎn)跟蹤策略等，并給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果；另外為了解決采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)電機(jī)內(nèi)部諧波大、功率因數(shù)低等問(wèn)題，研究了一種基于MERS磁能恢復(fù)開(kāi)關(guān)的PFC方案，仿真結(jié)果證明其補(bǔ)償效果良好。而對(duì)于后者，在詳細(xì)分析了永磁同步機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)