風(fēng)電系統(tǒng)三電平升壓及T型逆變器并網(wǎng)預(yù)測控制研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為最具潛力的發(fā)電技術(shù)之一，已經(jīng)引起了美國、英國、法國、丹麥等國家的高度關(guān)注，并且各國政府積極采取一系列的政策和措施，極大的促進(jìn)世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。在風(fēng)電技術(shù)日臻完善的國際大環(huán)境下，我國風(fēng)電事業(yè)在政府大力支持下得到快速發(fā)展。由于對風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的要求不斷提高以及工業(yè)生產(chǎn)所需容量不斷加大，因此工業(yè)生產(chǎn)中對風(fēng)電系統(tǒng)中變流器的控制技術(shù)也提出了更高的要求。本文將以直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)作為研究背景，對三電平升壓變換器與改進(jìn)T型逆變器級聯(lián)的并

2、網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與仿真分析，并對系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略進(jìn)行研究。論文的主要工作如下：
　　(1)介紹了當(dāng)今風(fēng)電并網(wǎng)變換系統(tǒng)的種類與特性，以及本文在風(fēng)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)中選用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；由于傳統(tǒng)升壓電路的電壓提升率不夠高，以至于越來越不能滿足當(dāng)前大功率高電壓等級的工廠風(fēng)電設(shè)備的要求，本文采用一種新型的變換器結(jié)構(gòu)用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中：Boost三電平變換器（簡稱Boost-TL變換器）和改進(jìn)T型三電平逆變器級聯(lián)的并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，

3、由于Boost-TL變換器的開關(guān)管數(shù)量增多使得其工作模式也隨之增加，導(dǎo)致需要額外增加對中間級均壓電容充放電的自由度控制，也正因如此分擔(dān)了后級并網(wǎng)逆變器對原來直流分壓電容部分中點(diǎn)電位的控制，使得前后級工作分工明確，控制目標(biāo)直觀。并且改進(jìn)T型三電平拓?fù)浔葌鹘y(tǒng)三電平結(jié)構(gòu)能明顯減小零狀態(tài)下的傳導(dǎo)損耗。
　　(2)建立在Boost-TL變換器和改進(jìn)T型逆變器級聯(lián)并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，分別采用三電平空間電壓矢量調(diào)制算法下的傳統(tǒng)PI控制和模型預(yù)測控

4、制進(jìn)行比較分析；著重介紹了預(yù)測模型的推導(dǎo)過程，以及驗(yàn)證了模型預(yù)測控制具有更強(qiáng)的魯棒性以及更快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在逆變器控制中應(yīng)用廣泛。由于傳統(tǒng)預(yù)測控制的開關(guān)頻率不固定，開關(guān)狀態(tài)切換不規(guī)律。為此要改善逆變器的輸出波形，必須保證開關(guān)動(dòng)作規(guī)律。本文采用了一種簡單易行的基于空間電壓矢量的開關(guān)狀態(tài)預(yù)測方法，不僅精減了模型預(yù)測控制的冗長計(jì)算量，還降低了電流總諧波因數(shù)。
　　(3)對Boost-TL變換器與改進(jìn)T型逆變器級聯(lián)并網(wǎng)的控制技術(shù)

5、進(jìn)行了理論分析和基于MATLAB仿真平臺(tái)的驗(yàn)證，證明改進(jìn)算法能夠改善電流跟蹤精度和開關(guān)狀態(tài)切換不規(guī)律的現(xiàn)象，使得電流總諧波畸變率和電磁噪聲有所減少，并且能夠運(yùn)行在較寬的范圍內(nèi)，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　(4)搭建了基于三電平升壓變換器和改進(jìn) T型逆變器級聯(lián)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)的TMS320F2812的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明模型預(yù)測控制方法具有物理模型清晰、數(shù)字化控制易于實(shí)現(xiàn)、開關(guān)頻率低、損耗少等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的控制方式相比，其不用整定PI參數(shù)，且