基于矩陣變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，變速恒頻（Variable-Speed Constant-Frequency，簡稱VSCF）發(fā)電系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)越性和廣闊的應(yīng)用前景。在雙饋型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，雙饋電機（Double-Fed Induction Generator，DFIG）轉(zhuǎn)子側(cè)的電源功率變換器是實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組最大風(fēng)能追蹤、控制輸出有功無功功率解耦、提高風(fēng)力發(fā)電機組運行效率的關(guān)鍵。矩陣變換器（Matrix Converter，MC）是一種新型拓

2、撲結(jié)構(gòu)的變頻裝置，它不僅具有輸入功率因數(shù)可調(diào)、輸出電壓可調(diào)、輸出電流諧波少、能夠?qū)崿F(xiàn)四象限運行等優(yōu)點，而且其結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)成本較低。與傳統(tǒng)的交-直-交變換器相比，無中間直流環(huán)節(jié)及相應(yīng)的儲能電容，使得體積減小，動態(tài)響應(yīng)提高。鑒于以上優(yōu)點，本課題將雙級交-交矩陣變換器(Two-Stage MatrixConverter，簡稱TSMC)作為雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率勵磁變換器。
　　首先，本課題介紹了變速恒頻系統(tǒng)運行的基本原理，并推導(dǎo)出DF

3、IG的數(shù)學(xué)模型。對DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)的交流勵磁電源MC的拓樸結(jié)構(gòu)，給出了矩陣變換器虛擬等效電路，依次介紹了Venturini直接法、瞬時電壓法、空間矢量調(diào)制法等調(diào)制方法，經(jīng)過對比最終確定采用間接空間矢量調(diào)制法調(diào)制各個開關(guān)對應(yīng)的空間矢量。
　　其次，本課題研究了基于TSMC勵磁的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。在對矢量控制思想進行分析的基礎(chǔ)上提出了一種基于TSMC的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略，控制系統(tǒng)包括功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，實

4、現(xiàn)了發(fā)電系統(tǒng)定子輸出有功功率和無功功率的解耦控制，并采用最大風(fēng)能追蹤控制策略，在不同風(fēng)速下實現(xiàn)風(fēng)能的最大化利用。
　　最后，利用MATLAB/SIMULINK仿真軟件，搭建了整個系統(tǒng)的仿真模型，并對實驗仿真結(jié)果進行了分析。仿真結(jié)果表明，基于TSMC勵磁的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)、動態(tài)運行特性，輸出可以實現(xiàn)有功、無功功率的解耦控制，且能夠輸出高質(zhì)量的電能。最終驗證了所提出控制系統(tǒng)方案的準確性和有效性。在此基礎(chǔ)上，本課題采