双PWM变换器直驱永磁风力发电系统控制方法的研究

摘要

现在由于不可再生能源出现危机，各种新能源的研究与开发逐渐成为潮流，风能的开发利用也得到了快速发展，因此风力发电技术的研发已经成为一种潮流。本文主要研究双PWM变换器直驱永磁风力发电系统，并对其控制策略进行分析。
　　讨论了双馈风力发电和直驱永磁风力发电各自的优缺点及各自的工作原理，主要对直驱永磁风力发电系统进行研究。对风力机的工作原理进行了分析并建立了数学模型。分析永磁电机和双PWM变流器的基本原理，通过对电机的三相坐标系转换，建立两相旋转坐标系下数学模型。
　　根据网侧的控制目标和网侧的PWM逆变器的结构特点，建立了网侧的数学模型。采用矢量控制技术，对网侧建立双闭环结构。通过解耦控制和PI参数的整定，使无功控制和有功控制相对独立，从而使功率因数达到最大。解耦之后生成矢量脉冲,这些矢量脉冲控制各开关器件的导通，从而实现直流电向工频交流电的逆变。通过对所搭建模型进行仿真，验证了该控制策略的正确性。
　　通过研究永磁电机的结构特点和两相旋转坐标系下的数学模型，根椐PWM变流器矢量控制方法，建立双闭环并通过解耦控制和PI参数整定，使得直轴电流为零，电磁转矩达到最大。通过仿真验证了该控制策略的合理性。
　　结合网侧和机侧的仿真研究，将网侧仿真模型和机侧仿真模型联结起来组成整个直驱永磁风力发电系统，建立整个系统的仿真模型。通过仿真波形可以看出，风速变化时，机侧的各项指标均能跟随相应变化，直流侧电压波形和网侧的电压电流波形都能很快保持稳定，而且功率因数接近于1，实现了解耦，此仿真结果说明该系统的控制策略实现了变速恒频运行，具备了可行性和合理性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

§1-1 课题背景及选题意义

§1-2 国内外直驱永磁风力发电控制方法现状以及趋势

§1-3 风力发电系统控制方法介绍

§1-4 直驱永磁风力发电功率调节技术现状

§1-5 本文主要工作

第二章 直驱永磁发电系统控制原理

§2-1 双PWM直驱永磁风力发电系统原理

§2-2 直驱永磁同步发电机数学模型

§2-3 本章小结

第三章 网侧变流器控制模型

§3-1 引言

§3-2 网侧变流器控制策略

§3-3 电网侧变换器模型仿真模型建立及分析

§3-4 本章小结

第四章 电机侧变流器控制策略

§4-1引言

§4-2 电机侧变流器控制策略建立

§4-3 电机侧模型仿真

§4-4 本章小结

第五章 双PWM直驱永磁风力发电系统控制策略的实现

§5-1 引言

§5-2 直驱永磁风力发电系统仿真模型

§5-3 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果