直驱式风电机组变流控制系统的设计与研究

随着世界能源问题的日益突出,风力发电技术越来越受到人们的重视,也同时成为各国学者的研究热点,“直驱式风电机组变流系统的设计与研究”是863计划与湘潭电机厂合作的项目,本文主要对风力发电机组变流器的控制进行了分析和研究开发。 论文首先分析了风力发电变流技术研究意义和必要性,介绍了国内外风力发电技术的研究现状,当今主要以双馈和直驱两种风力发电为研究方向。然后设计了直驱式风电机组变流控制系统的主电路整体结构,随后详细分析了该拓扑结构的控制策略和工作原理,在比较了当前适合直驱式风力发电机组的各种变流电路的基础上,引出本文重点研究的瞬时值控制策略的概念和具体实现方法,即电机侧变流器采用间接磁场定向矢量控制完成对电机转速的调节,并网逆变器采用同步PI控制实现直流电压恒定和网侧单位功率因数的控制目的。在对其各部分电路工作原理进行了详细分析的基础上,根据控制原理建立了PWM整流器和PWM逆变器的数学模型,给出了MATLAB/Simulink下的仿真结果,结果验证了控制方法的可行性。 最后,在仿真基础上对直驱式风力发电变流系统进行了硬件和软件设计,论文详细介绍了变流系统主电路的控制系统的硬件设计,即CPU控制板的设计、IGBT驱动板的设计、电流电压采样板的设计。并给出了每个部分的相关参数、具体的应用电路图和DSP控制软件流程图。最后结果验证了理论分析,表明本文的控制策略和硬件设计具有较好的稳态与动态工作性能,适用于大功率风力发电的场合。