永磁直驱风电系统中网侧变换器控制与风机模拟技术研究

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1、国内图书分类号：TM614国际图书分类号:621.3工学硕士学位论文永磁直驱风电系统中网侧变换器控制与风机模拟技术研究硕士研究生：李伟伟导师：徐殿国教授申请学位：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2008年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM614U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringGRID-SIDECONVERTERCONTROLANDWINDTURBINEEMULA

2、TORINDIRECTDRIVEWINDPOWERSYSTEMCandidate:LiWeiweiSupervisor:Prof.XuDianguoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ElectricalEngineeringAffiliation:Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence:July,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinIn

3、stituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要风能是近年来全世界发展最快的可再生能源，受到了世界各国的广泛关注。直驱式变速恒频风力发电系统效率高、拓扑结构简单及运行稳定，代表了风力发电技术的发展趋势，也是当前研究热点之一。本文主要研究基于永磁发电机的直驱风力发电系统中网侧变换器的控制及风机模拟的实现。首先，本文在介绍直驱风力发电系统的电能变换器拓扑结构的基础上，选择可独立控制电机侧变换器和网侧变换器的PWM变换器作为永磁直驱风力发电系统的电能变换器，并对其主回路器件参数进

4、行了优化设计。在选择控制器硬件类型和软件架构的基础上，对网侧变换器控制软件的结构、流程、模块化设计思想等进行了阐述。其次，PWM变换器的控制技术是直驱风力发电技术的核心，本文设计了PWM变换器基于PI调节器的双闭环控制系统，采用三相软件锁相环提高网侧PWM变换器控制中的电网电压定向精度，并对网侧变换器软起动策略进行了研究和设计，以期减小系统起动时的电流冲击，取得较好的静态和动态调整效果。另一方面，在风力发电系统的研究和开发过程中，如何构建风机模拟器以提供可控的风机特性越来越重要。本文首先建立风力机

5、基于CT-λ特性的简化数学模型，确定风机模拟器的系统结构和模拟方案，并基于直流电机分别分析转矩和转速模拟方案的实现方法，在软硬件设计的基础上搭建起实验室风机模拟平台。对风机模拟器的静态和动态响应、不同模拟方案时的转矩和转速变化、单风速和多风速时的系统特性都要进行实验验证；还要对风速模拟和风力机动态特性进行仿真研究，为以后的进一步研究奠定理论基础。关键词：永磁直驱式风力发电；PWM电能变换器；电网电压定向矢量控制；三相软件锁相环；软起动；风力机模拟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstract

6、Windenergyistheworld’sfastestgrowingrenewableenergysourceinrecentyears,andithasdrawnworldwideattention.Duetohighefficiency,simpletopologyandstableoperation,variablespeedconstantfrequency(VSCF)direct-drivewindpowergenerationsystemusingpermanentmagnetsy

7、nchronousgenerator(PMSG)isthedevelopmenttrendandoneofthefocusesofwindpowergenerationsystemresearch.Firstly,PWMconverterisselectedtobethepowerconverterofdirect-drivewindpowergenerationsystembasedonPMSGbecausethegenerator-sideconverterandgrid-sideconver

8、tercanbecontrolledseparately.ThedeviceparametersofmaincircuitofPWMconverterareoptimaldesigned.Softwareframework,structureandfunctionalmodulesaredesignedafterchoosingappropriateDSPtype.Secondly,successfulcontrolstrategyofgrid-sidePWMconverteris