基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电系统建模与控制策略研究

目前,随着风电机组单机容量的增加和风电场规模的扩大,风力发电技术正朝着大功率、高效率、直驱式、变转速、变桨距和优化控制等方向发展。本论文针对效率高、并网运行更加可靠的基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电系统,进行了下述的研究。 首先对变速恒频直驱永磁同步(D-PMSG)风力发电技术进行了探讨,包括变速恒频技术的特点、D-PMSG风力发电系统的工作原理、D-PMSG风力发电系统变换器的拓扑结构和新技术在D-PMSG风力发电系统变换器上的应用研究分析,并以基于双PWM变换器拓扑结构的D-PMSG风力发电系统作为本论文研究的核心;其次基于双PWM变换器的D-PMSG风力发电系统的工作原理,建立了D-PMSG风力发电系统的数学模型,包括风力机模型、轴系数学模型、D-PMSG模型和双PWM变换器的数学模型;然后针对D-PMSG风力发电系统的双PWM变换器,并基于矢量控制技术提出了相应的控制策略,主要是双PWM变换器的控制策略,包括发电机侧变换器和电网侧变换器的控制策略;最后利用电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory,在电网发生电压跌落最严重的三相短路故障和电网最常见的单相接地短路故障情况下,仿真验证了所建模型的正确性和双PWM变换器控制策略的有效性。