永磁直驅(qū)風(fēng)電機組網(wǎng)側(cè)PWM變流器VF-DPC策略的研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染給人類的生存敲響了警鐘，人類迫切需要改變能源體系結(jié)構(gòu)，未來社會里可再生能源將逐步取代常規(guī)能源。近幾十年來，風(fēng)電裝機容量不斷攀升，風(fēng)電技術(shù)也日漸成熟，風(fēng)能成為目前最具商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展前景的可再生能源之一。隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量的不斷上升，對風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)提出了更加苛刻的要求，變流器的控制與設(shè)計成為整個風(fēng)電機組的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文選取永磁直驅(qū)風(fēng)電機組網(wǎng)側(cè)PWM變流器做為研究對象，對其基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制策略（Virtu

2、al-Flux-based Direct Power Control，VF-DPC）展開研究，深入剖析滯環(huán)、PI和滑模三種控制策略的動態(tài)性能，具有重要的參考價值和學(xué)術(shù)意義。
　　首先，本文選取三相電壓型PWM整流器作為網(wǎng)側(cè)變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，從單相變流的控制原理出發(fā)，指出只要能控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間和狀態(tài)就能實現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)的目的，為更好的實現(xiàn)控制器的設(shè)計，推導(dǎo)出網(wǎng)側(cè)變流器和直流母線電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，本文還詳細闡述空間

3、電壓矢量控制產(chǎn)生正弦波脈沖的方法，為網(wǎng)側(cè)變流器模型的搭建做好充足的理論準備。
　　其次，本文通過介紹瞬時功率理論和虛擬磁鏈定向原理，指出VF-DPC相比于電壓定向矢量控制的優(yōu)越性，針對傳統(tǒng)開關(guān)表功率波動和無功調(diào)節(jié)不足的缺點，設(shè)計新的開關(guān)表，重新確定各扇區(qū)的電壓空間矢量在一定程度上能改善開關(guān)表的邊界抖動情況。由于滯環(huán)控制開關(guān)表頻率不固定，設(shè)計基于PI調(diào)節(jié)的虛擬磁鏈直接功率控制器，推導(dǎo)交流側(cè)d-q軸電壓與有功功率和無功功率之間的關(guān)系，

4、并引入前饋解耦環(huán)節(jié)實現(xiàn)q軸電壓單獨控制有功、d軸電壓單獨控制無功的控制策略，在此基礎(chǔ)上搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型，驗證兩種控制策略的可行性。
　　最后，本文通過對滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究，分析滑?？刂破鞯脑O(shè)計步驟，根據(jù)其魯棒性強與實現(xiàn)簡單的優(yōu)點，選取電壓環(huán)做為滑模面的設(shè)計，選取功率環(huán)作為滑模控制率設(shè)計，為了消除抖振采用飽和函數(shù)代替開關(guān)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計網(wǎng)側(cè)變流器滑模直接功率控制器，將此控制策略應(yīng)用到直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)中，