基于雙坐標變換鎖相的直驅式風力發(fā)電并網逆變研究.pdf

1、風力發(fā)電作為一種綠色新能源，近年來發(fā)展迅速。直驅式風電并網通過兩個背靠背PWM變流器把風機輸出的電能轉換為能滿足并網要求的電能。其中與電網相連的變流器稱為網側變流器。網側變流器在風電并網系統(tǒng)中一直扮演著重要的角色，決定著風力發(fā)電機組輸出的電能質量和對電網的影響。本文分別對電網電壓平衡和不平衡時的控制系統(tǒng)進行分析，并研究風電網側變流器的控制策略。
　　網側變流器控制的主要目標是:使直流端電壓穩(wěn)定，交流側三相電流為正弦波且三相對稱，三

2、相電流必須同步跟蹤電網電壓，并能獨立控制逆變器輸出功率因素。本文首先建立電網電壓平衡時并網逆變器的數(shù)學模型，采用電壓電流雙閉環(huán)前饋解耦控制策略，同時結合空間矢量脈寬調制方法(SVPWM)對交流側輸出電流和直流側電壓實施有效控制，使其能獨立控制交流側輸出電流的有功分量和無功分量，達到有功功率和無功功率的獨立控制。
　　為使逆變電壓的頻率與電網電壓頻率同步，網側變流器采用了鎖相環(huán).本文介紹單同步坐標系鎖相(SSRF-SPLL)和雙同步

3、坐標系解耦鎖相(DDSRF-SPLL)兩種方法，并建立雙同步坐標系解耦鎖相的數(shù)學模型。DDSRF-SPLL鎖相法能檢測出不平衡電網電壓中的正序分量和負序分量，并通過解耦方法消除負序分量的影響，從而能精確的檢測出電網電壓的相位角，實現(xiàn)并網。
　　由于電網電壓不平衡狀態(tài)的存在，本文針對不同控制目標分別采用抑制交流側負序電流的控制算法和抑制直流側電壓波動的控制算法。通過建立電網電壓不平衡時網側逆變器的數(shù)學模型，分析不平衡電網電壓對網側逆

4、變器的影響，建立其控制目標:抑制交流側負序電流和抑制直流側電壓波動。分別采用抑制負序電流的控制算法和雙電流閉環(huán)控制算法。由于雙電流閉環(huán)控制算法中含有4個PI控制器，導致控制結構比較復雜，在線運算量比較大，這對于一個實時系統(tǒng)來說是一個潛在的危險，因此作者提出了一種新的抑制直流側電壓波動的控制策略，即兩相靜止坐標系下的基于指數(shù)趨近律變結構電流控制算法，這種算法避免了大量PI調節(jié)器的運用，使得交流側實際電流能很好的跟隨指令電流，完成控制目標，

5、并且變結構控制比PI控制有更好的魯棒性，更易于工程實現(xiàn)。并根據DDSRF-SPLL鎖相環(huán)的原理提出了一種新的準確提取電壓正負序分量的方法，即雙同步坐標系解耦的方法。
　　在理論研究的基礎上運用matlab/simulink仿真軟件，對上述控制算法進行仿真。仿真結果表明，電壓電流雙閉環(huán)前饋解耦控制策略能夠很好的應用于電網平衡時的逆變并網。DDSRF-SPLL鎖相環(huán)能夠消除電網不平衡影響，精確檢測電網電壓相位角?；谥笖?shù)趨近律變結構電