直驅(qū)型永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、直驅(qū)型永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)具有無齒輪箱、故障率低、效率高以及可靠性高等特點(diǎn)在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，而系統(tǒng)的控制策略將會(huì)對(duì)系統(tǒng)發(fā)電與并網(wǎng)產(chǎn)生直接的影響。本文主要圍繞直驅(qū)型永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)中并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)問題與低電壓穿越問題進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容有：
　　首先，介紹了風(fēng)力發(fā)電的研究背景與意義，對(duì)現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的主要風(fēng)機(jī)類型進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)的控制策略國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
　　第二，對(duì)直驅(qū)型永磁風(fēng)

2、力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理以及特性進(jìn)行了分析，列舉了雙PWM功率變換器以及不控整流變換器兩種變流器的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了對(duì)比分析，并給出了兩種變換器電路的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
　　第三，對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)、永磁同步電機(jī)、功率變換器的工作原理進(jìn)行了說明。運(yùn)用了空間矢量的方法建立了功率變換器與同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)Clarke、dq、以及abc-dq三種形式的坐標(biāo)變換進(jìn)行了分析。對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器可在四象限運(yùn)行

3、的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并給出了交流電壓電流向量圖。
　　第四，電網(wǎng)準(zhǔn)則要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)該具有并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)能力?；谶@一問題，本文提出了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無功功率支撐策略。分析了網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變換器的控制原理，給出了系統(tǒng)控制框圖。通過Matlab/Simulink仿真軟件建立了1.5MW直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，分別對(duì)電網(wǎng)正常和電網(wǎng)故障情況進(jìn)行了仿真研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的無功功率支撐策略在直流母線電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上

4、能夠提升公共耦合點(diǎn)電壓。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)中多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組采用該方法時(shí)，能夠幫助PCC電壓恢復(fù)至正常范圍。
　　最后，電網(wǎng)準(zhǔn)則要求當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或擾動(dòng)造成并網(wǎng)點(diǎn)電壓深度跌落時(shí)，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有低電壓穿越能力?；谶@一問題，本文提出了含超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越控制策略。分別對(duì)機(jī)側(cè)變換器，網(wǎng)側(cè)變換器，以及儲(chǔ)能裝置進(jìn)行了控制策略的設(shè)計(jì)。并給出了系統(tǒng)控制框圖。在 Matlab/Simulink仿真平臺(tái)搭建了1.5MW直驅(qū)永磁同