海上风电场的最大功率跟踪和并网逆变的仿真研究

摘要

随着石化能源短缺和环境污染的加重，风力发电在近年来受到了世界各国的高度重视。由于海上风能资源丰富等优点，研究大功率海上风力发电及其并网技术是可再生能源研究的重要方向。针对海上风力发电大多采用大功率永磁直驱式风力发电机、电能需由海底电缆连接到陆地等现状，主要进行了三个方面的研究工作: 首先针对目前常用的2.5MW风力发电机进行了设计和建模。根据2.5MW永磁直驱风力发电机的结构，给出了直驱式永磁同步风力发电系统主电路的拓扑结构，完成了大功率风力机和永磁同步发电机的MATLAB建模。 然后设计了风力发电机经过整流和升压接入直流母线，由海底电缆输送至陆地，最后经过逆变和升压变升压接入电网的分布式并网方案，并对boost升压斩波电路和SVPWM三电平逆变器等并网逆变MATLAB仿真模块进行了建模。 其次在分析现有风力机最大功率跟踪控制方法的基础上，对传统爬山算法进行了改进，采用变步长的爬山算法对风机进行了最大功率跟踪控制，提高了跟踪效率。 最后利用MATLAB/SIMULINK对大功率风力发电机以及最大功率跟踪和并网逆变组成的整个系统进行了建模和仿真分析，比较了有无最大功率跟踪时的效果，对比了不同风速下的输出功率和并网电压波形。仿真结果表明，该系统可以与设计的大功率风机匹配，满足大功率风机平稳发电和并网的运行要求。