永磁直驱风电变流系统控制策略研究

在常规能源日益紧张,环境污染问题日益严重的今天,开发和利用无污染且资源丰富的风能具有十分重要的意义,为此,世界各国竞相发展风电产业,风电技术得到了前所未有的快速发展,涌现出多种风电机组类型。其中,永磁直驱式风电系统以其无齿轮箱、维护成本低、噪音低等独有优势正受到越来越多的关注,已经成为变速恒频风电系统未来发展的一个重要方向。 本文以永磁直驱风电变流系统的运行与控制为主题,进行了从理论到实践、从仿真到实验的全面深入研究。对永磁直驱风电系统的两种控制方式做了详细介绍和对比分析,重点研究了双PWM永磁直驱风电系统。 本文首先对风力发电系统的国内外发展状况进行了详细的阐述,介绍了几种常用的风电机组类型及其控制技术。详细介绍了风电机组的运行原理,分析了不控整流后接升压斩波器永磁直驱型风电系统的结构,数学模型,并给出了控制方法。对双PWM型永磁直驱风电系统进行了深入的研究,建立并分析了该系统的各个部分的数学模型。通过对机侧和网侧数学模型的分析提出机侧采用转子磁场定向的控制方式,网侧采用电网合成电压矢量定向控制方式。在Matlab/Simulink环境下分别对所提出的两种直驱型结构分别进行了仿真和分析比较,表明双PWM型结构控制效果更好,谐波更小。在实验室搭建了双PWM永磁直驱风电变流系统的控制平台,针对文中所提到的控制策略进行了实验研究,试验结果验证了该控制策略的良好性能。