永磁风力发电机网侧变流控制策略研究studyoncontrolstrategyof.doc

永磁风力发电机网侧变流控制策略研究 Study on control strategy of grid side converter for permanent magnet wind turbine 学 院：电气工程学院 专 业 班 级：新能源科学与工程1301班 学 号：131502122 学 生 姓 名：蔡锴元 指 导 教 师：井艳军 (讲师) 2017 年 06 月摘 要 能源问题是当今社会所面临的最大问题，而且在发展的过程中，能源的消耗也非常大，以往化工燃料的使用，给当前社会带来了很大的弊端，尤其在生态环境方面，造成了无法恢复的毁坏。所以当前人们面临的最紧迫的问题就是能源与环境的关系，习近平总书记在十三五规划中也明确表示，必须实现生态的可持续发展。只有发展新能源，才可解决当前的一系列问题。风能，一种遍布全球的、清洁的、可持续发展的资源便受到了全社会的高度重视。风力发电技术主要是利用风轮将风能转化为机械能，再通过电机，将机械能变为电能，最后通过一系列转变将电能融入电网的一种发电方式。由于永磁直驱式风力发电机组由于其效率高、损耗低、且比较稳定，所以在风力发电行业中获得了愈来愈遍及的应用。本文围绕永磁直驱式同步风力发电机组的网侧变流器的控制策略展开了探讨。 第一，本文首先介绍了风力发电技术的研究现状，着重介绍了直驱式风力发电机组变流器，由于本文主要的研究方向是永磁直驱式风力发电机组的变流控制，所以在后文中介绍了其并网方式，以及永磁电机工作原理及电枢反应。 第二，首先对永磁直驱型风力发电变流系统进行了简要介绍，然后对直驱式风力发的电机组网侧PWM变流器进行数学建模，包括三相静止到两相旋转坐标系下的数学模型，并且给出了三相电压源型并网逆变器的结构图。 第三，以前文得出的数学模型为基础，对其控制理论进行分析，在此之后分别论述了永磁直驱风力发电的变流器控制的三种方式，着重对电压定向控制原理进行介绍，对该控制理论的双闭环控制系统进行了初步研究，并给出了具体网侧 PWM 变换器的控制原理图。 第四，给出了网侧变流器的仿真模型，对本文所采用的控制策略进行了最初的理论验证。基于Matlab仿真平台，对永磁直驱式风力发电机组网侧双PWM变流器的控制策略进行了仿真，而且分析了仿真结果。结果证明，本文所设计的永磁直驱式同步风力发电机组用网侧变流器的控制策略可以捕获最大风能，可以调整并网电压和其频率，完成单位功率因数并网，控制系统具备良好的动态和稳态特性。 关键词： 直驱式风力发电，永磁同步发电机，网侧变流器，控制策略，定向矢量控制 Abstract The energy problem is the biggest problem facing society today, and in the process of development, energy consumption is very large, the use of chemical fuel, a lot of drawbacks to the current society, especially in the ecological environment, causing unrecoverable destruction. So the most pressing issues facing the peoples energy and environment relations, general secretary Xi Jinping also made it clear that in 13th Five-Year planning, sustainable development must achieve ecological. Only the development of new energy can solve the current series of problems. Wind energy, a global, clean and sustainable resource, has attracted the attention of the whole society. The wind power generation technology mainly uses the wind wheel to change the wind energy into the mechanical energy, then passes the electrical machinery to change the mechanical energy to the electrical energy, finally t