永磁直驱风电机组变流控制技术的研究

摘要

随着人类社会发展，人们的社会生产活动对能源的需求越来越迫切，同时伴随着人们生活水平的提升，对生活环境的要求越来越高，这样就凸显了传统化石能源与环境保护之间难以调和的矛盾，应之而生的是近来绿色能源的兴起。
　　绿色能源形式多样，太阳能、风能、潮汐能、地热能等都具有对环境影响小，可再生的特性。上述几种能源形式也是科学界重点研究的领域，这其中尤其以风能具有大规模开发潜力。本文就永磁直驱风电机组的关键器件——永磁直驱变流器进行详细阐述。
　　首先通过对永磁直驱风力发电机进行分析，建立其数学模型，为构建其控制策略提供了依据；其次根据电机的数学模型对机侧和网侧的控制方法进行选择，机侧采用dq解耦的最大转矩控制方法，网侧采用电网电压定向的控制方法，分别建立起数学模型，并通过MATLAB中的simulink对其进行建模仿真，通过对仿真结果的分析验证了所用方法的正确性；文中对实现机侧控制方法的关键问题——转子位置观测进行了详细的分析，最终确定了采用高频电压信号注入法来观测转子位置，并利用MATLAB对数字滤波器进行了设计；通过对风电场并网问题的叙述，对柔性输电理论与方法有了深入理解；最后对本文所做工作进行了总结，对风力发电变流技术的未来发展做了展望。

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第一章 绪 论

§1-1 课题研究背景及意义

§1-2 国内外风电产业发展现状

§1-3 风电变流器相关技术

§1-4 永磁直驱风电机组发展前景

§1-5 本论文主要研究内容

第二章 永磁直驱风电机组变流技术机侧变流器设计

§2-1 引 言

§2-2 永磁同步电机结构及数学模型的建立

§2-3 机侧变流器的控制策略

§2-4 机侧变流器的模型仿真及数据处理

§2-5 小 结

第三章 永磁直驱风电机组转子位置观测

§3-1 引 言

§3-2 电机转子位置无传感器观测技术

§3-3 旋转高频信号注入法观测转子位置

§3-4 旋转高频信号注入法转子位置的提取

§3-5 基于MATLAB数字滤波器的设计

§3-6 小 结

第四章 永磁直驱风电机组变流技术网侧变流器设计

§4-1 引 言

§4-2 网侧变流器数学模型及控制策略

§4-3 网侧三相锁相环相角计算

§4-4 网侧变流器的模型仿真及数据分析

§4-5 小 结

第五章 永磁直驱风电机组柔性输电

§5-1 引 言

§5-2 柔性输电技术发展

§5-3 静止无功发生器

§5-4 小 结

第六章 结论与展望

§6-1 研究内容总结

§6-2 未来发展方向展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果