直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究(完整版)实用资料.doc

直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究（完整版）实用资料
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第44卷第5期2021年5月
电力电子技术
PowerElectronics
Vol.44,No.5May,2021

基金项目:台达环境与教育基金会《电力电子科教发展计划》
(DRES2007002
定稿日期:2021-04-03
作者简介:赵梅花(1966-,女,河南洛阳人,博士研究生,副
教授,研究方向为风力发电。
1引言
风力发电系统中,风力机与发电机之间的转速匹配是一个关键问题,低速运转的风力机与发电机一般需要通过升速齿轮箱连接。大容量齿轮箱价格昂贵、故障率高、维护困难,它的存在已成为风力发电系统进一步发展的瓶颈。因此,研究开发直驱式风力发电系统是提高效率和可靠性的有效途径之一。
在变速恒频的直驱式风力发电系统中,网侧逆变器是连接发电机和电网的核心元件,对其控制策略的研究尤为重要。建立了直驱式风力发电系统中并网逆变器的数学模型,在此基础上采用空间矢量脉宽调制(SVPWM方式和电网电压合成矢量定向的控制策略
[1-2]
,实现有功功率和无功功率的解耦控
制。并通过试验结果证明了方案的可行性和正确性。
2控制系统描述
图1示出直驱式风力发电系统结构。该系统主要
由风力发电机PMG[3]、整流装置和网侧逆变器组成。
3并网逆变器动态数学模型
图1中,设三相电网电压为:
ea=eb=ec=Emsinωt
(1
式中:Em为相电压峰值;ω为电网角频率。
设网侧线路总电阻为R,可得:
uk=Rik+Ldikdt
+ek,
k=a,b,c(2
式中:ik,uk分别为并网逆变器输出电流和输出电压。
经变换,在两相静止α,β坐标系下数学模型为:
uα
uβ
ωω=23姨1
-1/2
-1/2
姨/2-姨/ωω
2uaubuc姨姨姨姨姨姨姨姨=Riα+Ldi
αdt+eα
Riβ+Ldiβdt+eβ
ω
ω
T
(3
从两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系得:
edeq
ωω=cosωtsinωt-sinωt
cosωωωt
eαe
β
ωω(4
直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究
赵梅花1,2,阮
毅1,杨勇1
(1.上海大学,上海
200072;2.洛阳理工学院,河南洛阳
471023
摘要:在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制。对该设计方案进行了动态响应过程的试验研究。试验结果表明,系统动态响应快,性能和电流正弦度良好,谐波分量小,同时验证了该方案的可行性和正确性,为直驱式风力发电系统的进一步研究提供了可靠的理论依据。关键词:风力发电;并网逆变器;电网电压矢量定向中图分类号:TM614;TM46
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(202105-0004-02
TheControlStrategyStudyofGrid-connectedInverter
inDirect-drivenTypeWindPowerSystem
ZHAOMei-hua1,2,RUANYi1,YANGYong1
(1.ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China;
2.LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang471023,China
Abstract:Basedondynamicmathematicalmodelofthewindpowergrid-connectedinverter,withthespacevectorpulsewidthmodulation(SVPWMmethodandgridvoltagevectororiented.Thedecouplingforthecurrentactivecomponentandre-activecomponentisrealized,andthepowerfactorcanbeadjusted.Thefeasibilityandcorrectnessofcontrolstrategyareveri-fiedbyexperiment.Theexperimentalresultsshowthatthesystemhasafastdynamicresponse,goodsinusoidalcurrentandsmallharmoniccomponent.Thispaperprovideareliabletheoryforthefurtherstudytodirect-driventypewindpowersystem.Keywords:windpowergeneration;grid-