永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中變流器控制策略研究.pdf

1、由于受到全球能源危機的影響，風(fēng)電技術(shù)作為一種新型清潔能源得到快速的發(fā)展。其中永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因具有可靠性好、風(fēng)能利用率高和控制方便靈活等優(yōu)點，成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域研究的重點方向。
　　 雖然我國風(fēng)電裝機總量已達到世界領(lǐng)先水平，但是在變流機組和核心控制技術(shù)方面還比較落后，很大程度上限制我國風(fēng)電技術(shù)的進一步發(fā)展。本文圍繞直驅(qū)型永磁同步全功率變流器的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容概括如下:
　　 1、針對直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)采用

2、的永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，建立其在三相靜止坐標(biāo)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的數(shù)學(xué)模型，介紹直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)變流器的不同拓撲結(jié)構(gòu)，并且分析針對變流器的調(diào)制方法，重點介紹正弦波調(diào)制方法(SPWM)和空間矢量調(diào)制方法(SVPWM)，給出相關(guān)的仿真結(jié)果。這些理論的研究為后續(xù)的控制策略分析和無電流傳感器控制方法的實現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。
　　 2、本文采用的背靠背式雙PWM變流器，首先研究電網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型和控制策略。建立三相電壓源型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型和

3、等效電路，分析電壓定向控制策略，給出網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)直流側(cè)電壓穩(wěn)定、有功無功解耦控制并且系統(tǒng)運行在單位功率因數(shù)下的目標(biāo)。其次針對控制系統(tǒng)中用到的三相鎖相環(huán)研究電網(wǎng)不平衡時鎖相環(huán)的設(shè)計并給出仿真分析，最后設(shè)計系統(tǒng)的主電路參數(shù)和控制環(huán)節(jié)的參數(shù)，并給出不同情況的網(wǎng)側(cè)仿真分析驗證系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。
　　 3、研究基于SVPWM調(diào)制方法的無交流電流傳感器的相電流重構(gòu)問題。根據(jù)三相電壓源型PWM整流器模型，結(jié)合空間電壓矢量法，

4、利用直流母線電流和三相開關(guān)狀態(tài)可以對交流側(cè)三相電流進行重構(gòu)，使重構(gòu)后的相電流和由傳感器采樣得到的相電流一致，實現(xiàn)無交流電流傳感器的控制，本文詳細研究這一方法并且給出仿真驗證。
　　 4、結(jié)合前面分析的永磁同步電機模型，研究電機側(cè)變流器的控制策略。機側(cè)采用轉(zhuǎn)子矢量定向控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和磁場的分別控制，給出機側(cè)控制結(jié)構(gòu)并對機側(cè)系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)計，最后在PSIM環(huán)境中對控制方法進行仿真驗證。
　　 5、對直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)進行關(guān)鍵