多電平矩陣變換器在風力發(fā)電中的仿真研究.pdf

1、隨著不可再生能源的逐漸枯竭,可再生能源的利用已成為當今社會可持續(xù)發(fā)展的必須,是未來一個國家科技進步和社會科學發(fā)展的關鍵。風能資源在每個國家和地區(qū)都非常豐富,因此,許多國家特別是發(fā)達國家在風力發(fā)電領域取得了巨大突破,風力發(fā)電機組單機容量的并網(wǎng)運行已經(jīng)從數(shù)十千瓦發(fā)展到兆瓦級。風力發(fā)電系統(tǒng)的控制和變頻技術作為風力發(fā)電的關鍵技術也成為新能源研究的重要課題。
　　本文旨在研究一種多電平矩陣變換器應用在風力發(fā)電系統(tǒng)中以達到變速恒頻的良好控制效

2、果,并改善電能質量。綜合利用了矩陣變換器和多電平逆變器的優(yōu)點,將傳統(tǒng)的風力發(fā)電技術和多電平矩陣變換器(MMC)變頻技術結合起來,構成新型的高效風力發(fā)電系統(tǒng),既能提高風能利用率,又能降低輸出電能諧波含量,大大改善了風力發(fā)電系統(tǒng)輸送到用戶電能的質量。本課題主要研究內容包括:
　　首先,介紹了課題的研究意義、風力發(fā)電的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、三種典型矩陣變換器的研究情況。接著,推導了永磁同步電機的數(shù)學模型及其等效電路,研究了變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)

3、中常用的三種最大風能跟蹤算法,最后提出了一種改進的爬山算法。
　　其次,介紹了多電平矩陣變換器(MMC)的拓撲結構,詳細分析了輸入線電壓兩電平和輸出線電壓三電平空間矢量調制策略,在此基礎上分析了輸入、輸出雙線電壓的聯(lián)合控制策略,建立了相應的仿真模型,進行仿真研究,驗證了這種雙線電壓空間矢量控制策略的可行性。還提出3相輸入、1相輸出的新型MMC拓撲和輸出虛擬線電壓3電平空間矢量調制,結合輸入線電壓2電平空間矢量調制,得到聯(lián)合調制策略

4、,并進行仿真驗證。也對多電平矩陣變換器的開關損耗進行了詳細分析,為進一步研究奠定了基礎。
　　最后,根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)結構搭建了基于多電平矩陣變換器的風力發(fā)電仿真模型,將多電平矩陣變換器、風力機、永磁同步發(fā)電機等集成在一起,通過相應的控制技術,得到了不同風速下的仿真實驗結果。實驗結果表明系統(tǒng)能夠在不同風速下穩(wěn)定可靠地運行,能大大提高電能的質量,從而驗證了多電平矩陣變換器應用于風力發(fā)電的可行性和優(yōu)越性。
　　本課題的應用前景非常