永磁直驅風電系統(tǒng)網側變流器控制策略研究.pdf

1、永磁直驅風電系統(tǒng)采用背靠背雙PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調制)全功率變流器并網，不僅省去了易壞部件齒輪箱，又易于實現電網故障期間風電系統(tǒng)的不間斷并網運行，因此得到了廣泛研究。網側變流器是背靠背雙PWM全功率變流器的一部分，是永磁直驅風電系統(tǒng)與電網的接口，其控制目標主要是在穩(wěn)定直流側電容電壓的同時，根據電網對能量的需要，實現有功和無功能量解耦輸出。
　　首先，比較了永磁直驅同步風電系統(tǒng)和雙饋異步風電系統(tǒng)

2、的優(yōu)缺點，介紹了永磁直驅風電系統(tǒng)網側變流器的主流控制技術，并說明了風電機組低電壓穿越的必要性和研究現狀。經簡要分析了基于雙PWM全功率變流器的永磁直驅風電系統(tǒng)拓撲結構和工作原理后，建立了PMSG(PermanentMagnetSynchronousGenerator，永磁同步發(fā)電機)的數學模型以及網側變流器在abc三相靜止坐標系下的開關函數數學模型和兩相同步旋轉坐標系下的數學模型。
　　其次，在電網電壓正常情況下，網側變流器采用基

3、于電網電壓定向的矢量控制策略，構建了電壓外環(huán)和雙電流內環(huán)，電壓外環(huán)和電流內環(huán)通過兩相同步旋轉坐標系下的PI控制器實現無靜差跟蹤控制，完成了控制器的參數設計。對該控制策略在Matlab/Simulink環(huán)境下進行仿真驗證，仿真結果表明，網側變流器既可以實現單位功率因數逆變運行，也可以根據無功電流設定輸出無功功率，且輸出電流正弦度較高，諧波含量滿足并網電流總諧波畸變率小于5％的規(guī)定。
　　最后，為了研究網側變流器在電網電壓跌落時的控制

4、策略，分析了其在電網電壓跌落情況下的特性。當電網電壓跌落時，由于瞬時功率不平衡引起直流側電容電壓上升，針對這一問題，通過構建功率外環(huán)和采用卸荷電路的方法穩(wěn)定直流側電容電壓。對該控制方法在Matlab/Simulink環(huán)境下進行仿真驗證，仿真結果表明，在電網電壓跌落至額定值的20％時，直流側電容電壓升高幅度控制在2.62％以內，有效保護了直流側電容。同時在電網電壓跌落期間，通過使網側變流器運行于無功補償模式下，重新分配有功和無功電流，根據