直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器設(shè)計及其控制策略研究.pdf

1、隨著石油、天然氣、煤炭等傳統(tǒng)化石燃料的枯竭和及其燃燒對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染,作為可再生綠色能源的風(fēng)能的開發(fā)利用具有十分重要的意義。現(xiàn)存的大功率并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組大多采用包含提速齒輪箱的定速恒頻的運行方式,存在運行效率低、噪音和機械損耗大等缺點。直驅(qū)型風(fēng)電機組因其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、并網(wǎng)功率控制靈活等優(yōu)點,成為了繼雙饋型風(fēng)電機組之后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向。然而,對于目前主流的兆瓦級直驅(qū)型風(fēng)電機組而言,我國在變流機組及其核心

2、控制技術(shù)方面仍依賴進口,極大制約了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。因此,本文圍繞直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器及其控制策略展開研究。
　　 本文首先概述了風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀,比較了當(dāng)前兩種主流技術(shù)：雙饋式發(fā)電機風(fēng)電系統(tǒng)與直驅(qū)式多極同步電機變流器風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。在介紹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點與控制要求之后,重點研究了并網(wǎng)PWM變流器,闡述了其工作原理和特點。為了進一步研究控制策略,對控制對象進行了數(shù)學(xué)建模。針對主電路數(shù)學(xué)模型,研究了基于預(yù)測電流(PCFF)的并網(wǎng)P

3、WM變流器控制策略。先通過坐標(biāo)變換與小信號線性化處理得到系統(tǒng)的連續(xù)時不變線性方程,再據(jù)此求得傳遞函數(shù)陣并對系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)分析。研究了直流電壓控制與針對中點接地系統(tǒng)的電壓補償環(huán)節(jié),對實際大功率系統(tǒng)做了MatLab仿真以驗證控制方法的有效性及參數(shù)設(shè)計的正確性。在理論分析與仿真的基礎(chǔ)上,對提出的控制策略進行了實驗研究,設(shè)計了實驗控制系統(tǒng)的硬件電路和DSP程序。實驗結(jié)果與理論分析吻合,表明應(yīng)用該控制策略的PWM變流器具有較好的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)件能,適