变速恒频风力发电系统中双PWM变换器的分析、建模与控制.pdf

本文在研究双馈感应发电机变速恒频风力发电系统的基础上,致力于研究其励磁电源。以双 PWM 变换器作为主要研究对象，对其进行了分析、建模与控制，主要包括以下几方面： 1、对国内外风力发电现状从装机容量、发展状况以及技术特点等几个方面作了较为全面的综述。对几种典型的变速恒频风力发电系统作了详细的对比分析，解释了将双馈感应发电机应用于变速恒频风力发电的可行性和优越性。通过对目前可用于变速恒频风电系统的励磁电源进行比较得出，采用双 PWM 变换器作为变速恒频风电系统的励磁电源是一种现实的选择。 2、介绍了网侧 PWM 变换器的基本结构及运行原理，建立了其数学模型，探讨了控制策略。为了实现网侧变换器的控制目标，分析了其基本结构，建立了其在两相同步旋转坐标系下的数学模型，得出电网电压定向控制策略，构建了双闭环串级 PI控制方案。 给出了主电路参数及 PI 参数的计算方法， 并对空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法进行了分析。仿真结果证明了该控制策略的有效性。 3、 在分析双馈感应发电机数学模型的基础上， 探讨了转子侧变换器的控制策略。本文在分析定子磁链定向矢量控制的基础上，构建了有功和无功功率解耦控制的双闭环 PI 控制方案。 仿真结果证明该控制策略能实现最大风能追踪和定子有功和无功功率的独立控制。 4、建立了双 PWM 变换器控制系统的仿真模型，进行系统仿真。仿真结果表明，网侧在整流和逆变状态都能实现单位功率因数运行；双馈电机转速能快速跟踪风速变化；电机在亚同步、同步、超同步三种状态运行时，转子电流频率满足变速恒频运行条件；同时实现了定子无功功率的独立调节。 5、结合实验室具体条件，搭建了网侧 PWM 变换器实验电路，编制了基于TMS320F2812 的网侧 PWM 变换器的控制程序，并对实验结果进行了分析。