雙饋風力發(fā)電變流器的控制策略研究.pdf

1、近年來，由于能源危機和環(huán)境污染的壓力，世界各國正加快開發(fā)和利用可再生能源的步伐，從而水力發(fā)電、風力發(fā)電和光伏發(fā)電等發(fā)電技術(shù)得到大力發(fā)展，其中風力發(fā)電技術(shù)尤為突出，由于開發(fā)周期短，成本相對較低，受到業(yè)界高度重視。在這種背景下，作為風力發(fā)電技術(shù)的典型代表，變速恒頻雙饋風力發(fā)電技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展，前景非?？捎^。
　　本文研究的課題正是變速恒頻雙饋型風力發(fā)電系統(tǒng)，首先簡單介紹系統(tǒng)的組成部分以及各自的功能，然后具體分析風力機的工作特性，

2、追蹤最大風能的原理和傳動軸系的數(shù)學模型，接下來研究雙饋發(fā)電機的數(shù)學模型，包括穩(wěn)態(tài)模型和動態(tài)模型以及功率的流向，風力發(fā)電系統(tǒng)的重要組件——變流器的控制策略正是在數(shù)學模型的基礎(chǔ)上獲得的；然后列出幾種常用功率變換電路，比較各自優(yōu)缺點，得出雙PWM變換器是最佳選擇；最后提出矢量控制策略，實現(xiàn)對變流器的控制。
　　本文研究的核心是變流器，這是整個風電系統(tǒng)的主要執(zhí)行者，由電網(wǎng)側(cè)變換器和電機側(cè)變換器兩部分組成，兩者既獨立又聯(lián)系，各司其職，中間通

3、過母線電容連接。根據(jù)電網(wǎng)側(cè)變換器電路的結(jié)構(gòu)和特點，采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略，保證母線電壓穩(wěn)定，同時使得輸入的功率因數(shù)為1。由于電機側(cè)變換器與雙饋發(fā)電機相連，分析拓撲結(jié)構(gòu)后，采用定子磁鏈矢量定向的矢量控制策略，主要任務是實現(xiàn)定子有功和無功功率的解耦，同時確保系統(tǒng)的魯棒性。文章最后根據(jù)控制策略和控制框圖，在Matlab/Simulink平臺下搭建仿真模型，對于電網(wǎng)側(cè)變換器，通過示波器可以看到，母線電壓與設(shè)定值保持一致，波動不大，輸入電

4、流無功分量基本為零，即輸入功率因數(shù)為1；對于電機側(cè)變換器，通過仿真運行可以看到定子有功功率和無功功率相對獨立，因此驗證了變流器控制策略的可行性。
　　文章提出了電機側(cè)變換器開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的對比，采用開環(huán)控制方式，可以滿足變速恒頻雙饋風電系統(tǒng)的基本要求，即可以實現(xiàn)定子有功功率和無功功率的解耦以及機電系統(tǒng)的解耦，但是抗干擾能力不是很好，使用閉環(huán)控制方式，輸出量波動非常小且比較平滑，使得系統(tǒng)具有很強的魯棒性。這正是本課題預期