MW级变速恒频风力发电机网侧变换器控制技术的研究

随着世界上可再生能源的日益发展,各种可再生能源技术的研究也越来越受到重视。风能已经成为受世界各国普遍关注的绿色能源,所以风能发电技术的研究和应用在这几年中突飞猛进。 本文首先介绍了世界各国的风能和风能发电技术的发展现状,并对风能的广阔发展前景做了分析。中国的风能发电技术相对发达国家来说还比较落后,所以发展我国的风电事业是刻不容缓的。本文的课题以国家863项目子课题“兆瓦级变速恒频风力发电机组电控系统的研制”为依托,着重研究了控制技术中网侧三相电压型变换器的关键技术。进行了较为全面地从理论到实践、从仿真到实验地深入研究,为今后的进一步深入研究以及应用奠定了一定的基础。 本文主要研究了应用于兆瓦级变速恒频风力发电机组中的网侧变换器,选用了三相电压源型PWM变换器拓扑结构,内容主要包括:PWM变换器的原理,三相电压源型PWM变换器的拓扑结构、数学模型、控制策略、提高系统动态性能方法、仿真分析、软硬件实现以及实验结果。 通过分析三相电压源型PWM变换器的工作原理,分别分析了低频和高频数学模型,并推导出了交流侧电压电流、调制电压、直流侧电压之间的数学约束关系以及交流侧电感和直流支撑电容参数的选取依据公式;分析对比了两种控制策略:预测电流控制和电压电流双闭环控制并加以实验验证;同时采用了负载电流前馈补偿和本文提出的一种基于专家系统的神经元新型智能PI控制器两种方法大大提高了整个系统的动态响应性能,并在仿真和实验中加以验证,这也是本文研究的重点内容之一。文章的最后给出了网侧变换器纯电阻负载的整流试验,反电动势负载的逆变实验,以及与转子侧变换器、电机联合起来构成的整个系统进行的联调试验;完成了一套22KW完整的双PWM变换器交流励磁的双馈发电机组的实验系统。