直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)變流器及其控制策略研究.pdf

1、眾所周知，風(fēng)無處不在，無時不在，不會隨著時間的流逝而消失，因此風(fēng)能是一種可再生能源，有著不可估量的潛在價值。因此建造大型的大容量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)電場是很有必要的。隨機科技的進(jìn)步，各種各樣的風(fēng)電系統(tǒng)已經(jīng)建成并投入到生產(chǎn)運行中，在這些風(fēng)電系統(tǒng)中變速恒頻發(fā)電模式得到了人們的認(rèn)可，也逐漸取代了現(xiàn)有的發(fā)電系統(tǒng)而成為佼佼者。直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)采用較低速度的PMSG,無需齒輪箱，提高了機組的可靠性，降低了噪聲。電機的轉(zhuǎn)子為永磁體結(jié)構(gòu),不必要借助勵磁電源

2、進(jìn)行勵磁,因此其工作效率高、壽命長、重量輕。因此直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已成為未來風(fēng)電發(fā)展的趨勢之一。而本文就是在眾多學(xué)者研究的基礎(chǔ)之上對直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)中的變流器及其對應(yīng)的控制策略進(jìn)行了深入的研究。本課題所做的主要工作現(xiàn)歸納為如下幾個方面：
　　對不同類型的風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行比較分析，綜述了幾種常用的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，給出了它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其所涉及的發(fā)電機類型，定量的比較了這幾種風(fēng)電系統(tǒng)相同與不同與之處，分析彼此之間的利弊和適用范圍，討論了風(fēng)機的

3、發(fā)展趨勢及今后的工作重點。這些工作和經(jīng)驗有著很高的參照價值，可以作為后人選擇或研究風(fēng)電系統(tǒng)的依據(jù)。
　　為了研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點和對所設(shè)計的風(fēng)電系統(tǒng)的性能進(jìn)行驗證。本論文對風(fēng)電機組的每一塊都進(jìn)行了全面的分析研究，借助于各種參考資料推導(dǎo)出了各個部件的數(shù)學(xué)公式，例如風(fēng)速的數(shù)學(xué)公式、永磁同步發(fā)電機在各種形態(tài)下的數(shù)學(xué)公式、整理器和逆變器的數(shù)學(xué)公式等。
　　本文對1.2MW的直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)中的變流器進(jìn)行了深入的研究，提出了一

4、種適用與此系統(tǒng)的變流器方案，變流器使用二極管進(jìn)行不可控整流+升壓斬波電路+SVPWM逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對原有的單重Boost升壓變流電路進(jìn)行了改進(jìn)，提出了多重化并聯(lián)升壓變流電路，給出了系統(tǒng)的狀態(tài)方程與控制策略，并對這種電路的輸入電流紋波進(jìn)行了分析。研究了幾種典型的最大功率點追蹤（mppt）調(diào)制算法，即基于風(fēng)力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制、基于最佳葉尖速比的最大功率點跟蹤控制、基于最佳轉(zhuǎn)矩控制的極大功率點追蹤控制和基于爬山搜索的最大功

5、率點跟蹤控制并在原有的爬山搜索算法的基礎(chǔ)之上提出了一種新型的爬山算法，對原有爬山算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了最大功率的搜索速度與準(zhǔn)確性。本文詳細(xì)的研究了網(wǎng)側(cè)逆變器間接電流調(diào)控方法和直接電流調(diào)控方案，結(jié)合1.2WM直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的特點本文采用直接電流控制策略對網(wǎng)側(cè)逆變器進(jìn)行控制。
　　末尾，在M at lab里面編寫了控制算法程序并搭建了風(fēng)電機組中各個部件的模型，對變流器及其控制策略的可行性進(jìn)行驗證。結(jié)果表明:系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行、效率高、紋