永磁直驅(qū)式潮流發(fā)電系統(tǒng)建模及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、近幾十年來(lái)，由于不斷惡劣的環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題，新能源并網(wǎng)發(fā)電的浪潮沖擊全球，相關(guān)技術(shù)蓬勃發(fā)展。但是由于新能源的間歇性與隨機(jī)性，大規(guī)模新能源并網(wǎng)給電網(wǎng)穩(wěn)定、電能質(zhì)量帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。雖然潮流發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但針對(duì)上述問(wèn)題，仍然亟待系統(tǒng)、全面、深入地研究潮流發(fā)電系統(tǒng)中變流器建模與控制問(wèn)題，并提出準(zhǔn)確實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。
　　本文以背靠背永磁直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主題。首先介紹了潮流能的能量轉(zhuǎn)換原理以及對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)水力

2、特性，建立了工程上實(shí)用的水輪機(jī)模型。然后，為了簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，推導(dǎo)出永磁電機(jī)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的dq模型。一方面在此模型下，分析了轉(zhuǎn)子磁鏈定向的轉(zhuǎn)速外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)永磁電機(jī)控制策略及其控制器設(shè)計(jì);另一方面，在上述PMSM連續(xù)模型的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步研究了離散域下PMSM的控制問(wèn)題，將現(xiàn)代控制理論中的帶閉環(huán)全階狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋方法，很好的應(yīng)用到直接定子磁鏈?zhǔn)噶靠刂飘?dāng)中。接著，詳細(xì)介紹了三相PWM并網(wǎng)逆變器在離散域下交流小信號(hào)模型的建立

3、過(guò)程，推導(dǎo)出控制系統(tǒng)需要的SISO模型。結(jié)合推導(dǎo)的模型，建立基于電網(wǎng)電壓矢量定向的直流電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)三相PWM并網(wǎng)逆變器控制策略。為了觀察控制延時(shí)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能的影響，分別在不同控制延遲下，研究各控制環(huán)的根軌跡，借此尋找性能較好主導(dǎo)極點(diǎn)和臨界頻率。另外，通過(guò)對(duì)比七段SVM開(kāi)關(guān)波形中基本矢量有效占空比與各相占空比的關(guān)系，推導(dǎo)出空間矢量調(diào)制(SVM)三相占空比與三相參考電壓的表達(dá)式，推導(dǎo)出一種無(wú)需分區(qū)和坐標(biāo)變換基于靜止坐標(biāo)下SV