基于TSMC直驅永磁同步發(fā)電機的有功功率平滑控制策略研究.pdf

1、風力發(fā)電是解決世界能源危機的一個有效途徑，而風電并網是推動風電產業(yè)快速發(fā)展的動力。但是由于風能的隨機波動性和風力發(fā)電機自身的特性使得風力發(fā)電機輸出的有功功率隨風速的變化而波動，影響風力發(fā)電機輸送到電網的電能質量。隨著風電規(guī)模的迅速擴大，有必要采取一些措施來抑制發(fā)電機輸出功率的波動。本文針對現有的有功功率平滑控制策略所存在的風電系統(tǒng)穩(wěn)定性、功率平滑性和風能利用率之間的矛盾，以雙級矩陣變換器（Two-stage matrix convert

2、er，簡稱TSMC）為功率變換器的永磁同步發(fā)電機為研究對象，提出了兩種平滑有功功率隨機波動的控制策略。
　　本文首先對TSMC的雙空間矢量調制策略作了簡單的分析，在建立TSMC逆變級并網數學模型的基礎上，介紹了TSMC的集成控制策略。其次對風電機組的穩(wěn)定性進行了分析，針對現有有功功率平滑控制策略中存在的功率平滑性和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的矛盾，提出一種利用模糊控制器對TSMC逆變級參考有功功率自修正的有功功率平滑控制策略。該方法兼顧了輸出

3、有功功率的平滑性和風電機組的穩(wěn)定性，能夠保證風電機組在風速下降較快的情況下穩(wěn)定運行。
　　針對上述方法在風能利用率方面所存在的不足，提出了一種基于模糊指數移動平均(Exponential moving average，簡稱EMA)算法的有功功率平滑控制策略。該控制策略中的平滑功率參考值的給定是在傳統(tǒng)EMA算法基礎上的改進。在傳統(tǒng)的EMA算法中，周期數是一個常數，而基于模糊EMA算法的平滑控制策略是將周期數作為模糊控制器的輸出量，因

4、此能夠根據風速的變化情況，實時地對周期數進行相應的調整。該平滑控制策略兼顧了風能利用率、風電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有功功率的平滑性能，從而在風速平穩(wěn)段提高了風能的利用率，在風速迅速下降的時刻能夠確保風電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，在風速波動的時間段輸出平滑的有功功率。
　　最后在MATLAB/simulink仿真平臺上搭建了TSMC風電系統(tǒng)模型，對上述兩種控制策略分別進行了仿真研究，通過仿真結果可以看出，兩種方法都兼顧了風電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率的平滑