直驱风力发电网侧变流控制系统的研究与开发

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1、硕一卜学位论文摘要风能作为一种清洁可再生能源，迅速成为世界新能源最主要的发展方向之一。本文以863计划项目“MW级风力发电机组电控系统研制"、湖南省科技厅“十一五”重大科技专项为研究背景。介绍了2Mw直驱型永磁同步电机变速恒频风力发电变流系统，研究了网侧变流系统的控制方法及工程实现。本文首先介绍了风力发电技术的目的和意义及国内外风力发电技术的研究现状，分析了风力发电技术的项目背景。直驱风力发电正成为当今风力发电技术的研究热点。重点对直驱风力发电网侧变流系统进行了研究和设计。直驱型风力发电机组的变流系统采用交．直一交的方式与电网相接。在双PWM的变流方式中，重点对永磁直驱风力发

2、电的并网变流器做了深入的分析，建立了两相旋转坐标系(d．q)下的数学模型。在数学模型的基础上，对网侧变流器提出了各种控制方式，并描述了各种控制方式的优点和缺点。重点研究了基于电压定向矢量(VOC)控制方式，通过建立系统的传递函数，计算了双闭环系统中的电压调节器和电流调节器P参数和I参数。考虑到节约系统的成本和减少传感器带来的干扰等问题，提出了无电网电压传感器的控制方式。分析了控制原理及实现方式，并给出了MATLAB／Simulink下的仿真结果。风电场的环境一般都比较恶劣，且风速的变化是不确定的，因此发电机的输出电压有较大的波动。由于一般的调节器很难适应较大变化的系统，而智能

3、调节器具有自学习、自适应等优良的特性，因此本文采用模糊PI调节器作为电压环的调节器，以此来提高系统的性能。仿真结果表明，模糊PI调节器具有更好的性能。文中采用DSP2808高速集成芯片作为系统的控制核心，并根据控制流程图对系统进行了软硬件设计，搭建了实验平台。实现了控制板上的信号采集、运算、故障检测、电路驱动等功能。进行了小功率试验，得到了较好的电压电流波形，并对波形进行了详细分析，验证了本文采用方法的正确性。关键词：风力发电；并网变流器：电压定向矢量控制；模糊PI直驱风力发I乜阔侧变流拧制系统的研究0开发AbstractWindenergyasacleanandrenewa

4、bleenergy，therapiddeVelopmentoftheworld’snewene唱y，oneofthemostimportantdirectionofdeVelopment．ThisdissertationisapartoftheprojectofdeVeIopingMW—IeVelWindEnergyConVersionSystemwhichisakey863program．ThatismajorscientificandtechnologicalspecialinHunanScienceandTechnologyAgencyEleVenth一丘Veprogr

5、am．2MWdirect—driVetypepemanentmagnetsynchronousmotorVariablespeedconstantfrequencywindpowerconvertersystemisintroduced．2MWdirect—driVetypepermanentmagnetsynchronousmotorVariablespeedconstantfrequencywindpowerconVertersystemtostudythenetwork·sideconvenercontrolmethodandsystemenginee“ng．The6r

6、st，thisarticleintroducedthepurposeandsignincanceofwindpowertechnology．Andthenthetechnologyofwindpowerwasintroducedathomeandabroadresearch．AndanalysisofwindpowergenerationtechnologyProjectbackground．Direct—driVewindpowergenerationwindpowerisbecomingtoday‘shottechnology．Thedirect-driVewindpow

7、ergridconVenersystemisresearchedanddesignedinthispaper．Convertersystems掣idconnectedwithAC-DC-ACinthedirect·driVewindturbine．Focusonthepermanentmagnetdirect-driVewindpowergenerationandnetworkconVertertodoanin-depthanalysisindualPWMconVerter．Atwo—phaserota