直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器控制方法研究.pdf

1、直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電被認(rèn)為是最具優(yōu)勢和發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)作為風(fēng)能利用的最主要技術(shù)手段，更是成為各國研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。全功率變流器是實(shí)現(xiàn)發(fā)電能量饋入電網(wǎng)的唯一部件，因此全功率變流器的控制性能和可靠性在系統(tǒng)中至關(guān)重要。風(fēng)能并網(wǎng)技術(shù)要求的不斷提高、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容量的不斷增大，對變流器控制技術(shù)提出了更高的要求。本文選擇直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全功率變流器作為研究對象，深入研究了無位置傳感器控制、諧波抑制、環(huán)流控制及軟件

2、鎖相等方面相關(guān)技術(shù)，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。論文的主要工作如下:
　　 (1)分析了永磁同步發(fā)電機(jī)、PWM變流器以及直流母線環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，介紹了直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略。提出了一種基于最優(yōu)定界橢球的無位置傳感器辨識算法，為控制策略提供精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號，仿真分析表明，該算法在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)或系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)具有較好的辯識效果。在搭建的直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺上，對基于雙P

3、WM變流器的控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了控制策略的正確性與可行性。
　　 (2)在兩相靜止坐標(biāo)系下，分別對機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)PWM變流器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。為了解決傳統(tǒng)PI控制算法無法對交流信號進(jìn)行無差調(diào)節(jié)的問題，將比例諧振控制器（PR控制器）引入到直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變流器的電流調(diào)節(jié)中。提出了一種基于PR控制器的諧波補(bǔ)償方法，并分別從機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)兩個(gè)方面進(jìn)行了深入研究，搭建了仿真模型和模擬實(shí)驗(yàn)平臺。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠較

4、好地對系統(tǒng)中諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。補(bǔ)償方法簡單方便，有效減少了坐標(biāo)變換次數(shù)，易于工程實(shí)現(xiàn)。
　　 (3)在建立并聯(lián)交流器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了直接并聯(lián)和交錯(cuò)并聯(lián)變流器中的環(huán)流問題。通過引入零序電流閉環(huán)，提出了一種基于改進(jìn)SVPWM控制方法，并設(shè)計(jì)了環(huán)流控制器。分別運(yùn)用傳統(tǒng)SVPWM和改進(jìn)SVPWM兩種不同的調(diào)制算法，對交錯(cuò)并聯(lián)變流器的運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真，搭建了模擬實(shí)驗(yàn)平臺。仿真分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多臺變

5、流器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)各個(gè)模塊之間存在較大的零序環(huán)流，但在交錯(cuò)并聯(lián)運(yùn)行方式下，變流器之間的一些高次電流諧波能相互抵消，電能質(zhì)量由此得以提高?；诟倪M(jìn)SVPWM控制方法不僅提高了電壓利用率，而且有效地抑制了變流器并聯(lián)運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)流，削弱了環(huán)流低頻振蕩，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了各并聯(lián)變流器的獨(dú)立運(yùn)行。
　　 (4)研究了傳統(tǒng)的單同步坐標(biāo)系軟件鎖相法、基于對稱分量法的單同步坐標(biāo)系軟件鎖相法、改進(jìn)的單同步坐標(biāo)系軟件鎖相法、解耦的雙同步坐標(biāo)系軟件鎖相法等