兆瓦級并網(wǎng)型永磁直驅(qū)風(fēng)電機組建模與控制.pdf

1、永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在當今社會得到了廣泛的應(yīng)用?；赑SCAD仿真平臺,對永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常見的兩種拓撲——雙PWM型拓撲和不控整流接升壓斬波型拓撲進行了詳盡的數(shù)學(xué)建模分析和控制策略研究,對全風(fēng)速范圍內(nèi)的兩種拓撲各階段運行情況進行了對比分析,并檢驗了系統(tǒng)的低電壓穿越能力。
　　詳細推導(dǎo)了兩種拓撲的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各部分的數(shù)學(xué)模型,包括風(fēng)輪、傳動鏈、永磁同步發(fā)電機、機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器、直流環(huán)節(jié)、卸荷電路等。為增強模型通用性,

2、還推導(dǎo)了風(fēng)電系統(tǒng)各部分的標準化數(shù)學(xué)模型。
　　就兩種拓撲的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進行詳細分析。對于風(fēng)輪的控制策略,比較了基于葉尖速比、功率和轉(zhuǎn)矩信號的最大功率跟蹤控制方式,分析了額定風(fēng)速以上時系統(tǒng)的槳距角控制方式,進而給出了全風(fēng)速范圍內(nèi)兩種拓撲的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總控制策略。對于雙PWM型系統(tǒng)機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略,分別采用零d軸電流控制和電網(wǎng)電壓定向控制;對于不控整流接升壓斬波型系統(tǒng)變流器則分別采用直流側(cè)電流控制和電網(wǎng)電壓定向控

3、制。
　　基于PSCAD平臺,在全風(fēng)速范圍的正常工況下對兩種拓撲的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型進行了仿真分析。詳細比較了雙PWM型拓撲和不控整流接升壓斬波型拓撲在最大功率跟蹤階段、恒轉(zhuǎn)速運行階段和恒功率運行階段的輸出特性曲線。仿真結(jié)果表明,不控整流接升壓斬波型拓撲在控制方式上比雙 PWM型拓撲簡單許多,但機側(cè)不可控的事實使其直流側(cè)電壓和輸出有功功率均存在較大的紋波。不過,由于控制策略類似,兩者在發(fā)電機轉(zhuǎn)速的波動程度與槳距角控制的響應(yīng)效果上均沒

4、有明顯區(qū)別。
　　在電網(wǎng)電壓短路故障下,研究了系統(tǒng)卸荷電路的工作情況。通過綜合比較在有卸荷電路和無卸荷電路時系統(tǒng)變流器直流電壓、輸出有功功率和無功功率的響應(yīng)曲線,驗證了卸荷電路對于提升系統(tǒng)低電壓穿越能力的重要性。
　　研究了系統(tǒng)在不同程度電網(wǎng)電壓短路故障的低電壓穿越特性。仿真結(jié)果表明,在風(fēng)電系統(tǒng)可承受的范圍內(nèi),電網(wǎng)電壓跌落程度越大,持續(xù)時間越長,給系統(tǒng)造成的不良沖擊越大,系統(tǒng)振蕩越強烈,當故障切除時,系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的調(diào)整時間也