离网式小型风力发电系统逆变器控制策略研究

摘要

可再生能源不断被发现，相关技术的快速发展可化解传统能源危机和改善环境污染问题。风能作为清洁能源备受关注，风力发电技术日渐成熟；为解决我国偏远山区、重要通信站和缓解城市供电的压力等，小型独立的风力发电系统因其清洁、可持续、便于安装维修成为发展的方向；本文就是在独立的小型风力发电系统的基础上，针对其中的逆变器控制策略进行研究。 文中首先对风力发电系统的各个部分的作用简单介绍，并重点分析逆变技术及其常用控制策略；确定本文研究对象单相/三相逆变器的拓扑结构，建立数学模型，详细介绍逆变器的调制方式和设计LC滤波器；然后针对单相逆变器简化的数学模型，对逆变器采用重复+PI控制的复合控制策略，并设计重复、PI控制器；三相逆变器的数学模型在dq坐标系下存在耦合项，且会增加输出波形谐波含量，在αβ坐标系不存在耦合项，且减少了Park变换，故针对三相逆变器提出了αβ坐标系下的重复+PI控制的复合控制策略来控制逆变系统，对于整个系统的动态特性以及稳态性能都有改善；最后设计相应的控制器。 通过对单相逆变器在重复控制、PI控制、重复+PI控制的复合控制策略下进行仿真，对其输出的波形进行对比，得出对单相逆变器采用的重复+PI控制复合控制策略的正确性，能够改善逆变控制系统的整体性能；针对三相逆变器提出的在αβ坐标系下采用重复控制、重复+PI控制复合控制策略建立仿真模型，比较控制系统输出的波形，可知复合控制策略对逆变输出波形的改善效果明显，能提升逆变器控制系统整体特性，并分析复合控制策略下输出波形的谐波含量，畸变率较小不到2%，逆变控制系统能为负载提供可靠高效的电能。

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