直驱式风电系统网侧变流器控制策略的仿真研究毕业论文.doc

硕士学位论文

硕士学位论文

直驱式风电系统网侧变流器控制策略的仿真研究
摘要
在世界工业迅速发展，能源消耗日益增加的今天，风能作为清洁可再生能源中的一种，受到了世界各国的普遍关注，而风力发电技术，正是对丰富的风能资源进行的最直接的利用与最有效的转化，目前，永磁直驱式风力发电系统以其独有的优势成为了研究的热门。本文则通过理论分析及仿真实验对直驱式风力发电系统网侧变流器的结构、控制理论及运行特性进行研究^
首先，简要介绍了全功率背靠背双PWM直驱式风力发电系统的工作原理，着重讨论了网侧逆变器在系统中所起到的作用，由此建立了三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。在此基础上研究了基于前馈解耦的双闭环控制方式，给出了控制参数的计算方法。接着，详细介绍了空间矢量脉宽调制算法，对其原理、实现方法按步骤进行分析与研究。
其次，对直驱式风力发电系统的低电压穿越能力进行研究，主要讨论电网对称跌落时系统的穿越能力。设计了采用超级电容做储能装置的直流侧保护电路，给出了超级电容的简化模型以及双向变换器的控制流程，同时为了满足风电场对无功功率的需求，提出了无功补偿控制策略。
最后，采用不同控制方法对电网电压正常工作及电网电压对称跌落时的直驱式永磁同步风力发电系统网侧变流器的动态性能进行仿真。结果表明：网侧变流器的电流变化及直流母线的电压波动对整个风力发电系统的动态性能影响较大，通过采用双闭环控制策略，调整控制参数，可以使并网电流跟踪电网电压顺利并网，同时稳定直流侧电压；当电网电压跌落较深时，通过采用无功补偿控制策略并辅以直流侧保护电路，不但可以更好的稳定直流侧电压，又可以提供风电场所需的无功功率。
关键词：风力发电；网侧变流器；空间矢量调制；低电压穿越；无功功率硕士学位论文

直驱式风力发电系统网侧变流器的仿真研究

直驱式风力发电系统网侧变流器的仿真研究

Abstract
Nowadays,theindustryisrapidlydevelopingandtheenergyconsumptionisincreasing.Asakindofcleanandrenewableenergy,thewindpowerhasattractedeverycounty^attention.Windpowertechnologyisthemostdirectuseandthemosteffectivetransformationfortherichwindpowerresources.Atpresent,thewindturbinesystemwithapermanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)hasbecomethehotspotintheworldwideresearchbecauseofitsuniqueadvantage.Theconverteristhecoretechnologyofthewindpowersystem.Inthispaper,thestructure,thecontroltheoryandtheoperationcharacteristicofthedirectdrivingwindpowergridinverterhavebeenstudiedbythetheoreticalanalysisandthesimulation.
Firstly,thispaperbrieflyintroducedtheworkingprincipleofthedirect-drivenwindpowersystemwithfullpowerandbacktobackdoublePWMconverters,andemphasizedtheimportanceofthegridinverter.Accordingtotheworkingprinciple,themathematicalmodelsofthegrid-connectedinverterwereestablishedinthethree-phasestaticcoordinatesystem,twophasestaticcoordinationsystemandtwophaserotationcoordinationsystemrespectively.Thenafeedforwarddecouplingdoubleclosedloopcontrolstrategywasproposed,andthecalculationmethodofcontrolparameterswasdeduced.Furthennore,theanalysisandtheresearchhavebeenconductedontheprinciple