基于功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究

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1、工学硕士学位论文基于功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究赵飞云哈尔滨理工大学国内图书分类号：TM46工学硕士学位论文基于功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究硕士研究生：导师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：赵飞云颜景斌工学硕士电力电子与电力传动电气与电子工程学院2014年3月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：田M46DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonPermanentMagnetDirectDr

2、iveCandidate：Supervisor：WindTurbineGenerationBasedonPowerCoordinatedControlSpecialty：ZhaoFeiyunYanJingbinPowerElectronicsandPowerDrivesDateofOralExamination：March，2014University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于

3、功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。訇作者签色艉＼飞矗．日期：沙／印年5月弓7日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨

4、理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保硎l，在年解密后适用授权书。不保密日(请在以上相应方框内打√)作者签名夕客芯世j、日期：加仲年弓月37日翩签磕黼期：勘孵9月J目哈尔滨理工大学工学硕：L学位论文基于功率协调控制的永磁直驱风力发电机仿真研究摘要随着全球资源问题

5、越来越严重，绿色可再生能源被越发重视，风电作为资源广泛、绿色无污染的清洁能源开始大规模的发展。永磁直驱风力发电系统现阶段机组容量和市场规模还比较小，但是其转换效率高、可靠性高、控制灵活而且非常适合我国大量的低风速风场，更加匹配国情。因此研究永磁直驱风力发电系统具有非常重要的意义，本文主要围绕控制策略方面展开研究。本文首先研究了永磁直驱风力发电机的工作原理和运行特性，并分别对风力机、永磁同步发电机和PWM(Pulse-WidthModulation)变换器建立了数学模型。分析了风能跟踪的原理，为了采用矢量控制

6、策略，重点对PWM变换器和永磁同步电机的数学模型进行了从abe静止坐标系到dq旋转坐标系的变换和分析。然后对最大风能跟踪进行了分析，对电机侧采用了最佳叶尖速比的方法，具体实现为电机侧PWM变换器采用零d轴电流矢量控制加转速外环。电网侧变换器为了稳定直流侧和调节有功功率及无功功率使用了基于电网电压定向的矢量控制技术和电压外环的控制方式。针对风速突变时直流侧电压会因为电容的惯性作用出现波动的情况增加了功率协调控制策略，即将电机功率前馈至电网侧变换器进行修正，并对电机侧变换器功率的变化率进行限制，达到稳定直流侧电

7、压和电网输出电流的作用。最后采用PSCAD／EMTDC软件作为平台，建立了1．5MW永磁直驱风力发电系统的仿真模型，对本文提出的电机侧和电网侧的控制策略进行了仿真实验，验证了策略的有效性。关键词永磁同步电机；PWM变流器；功率协调哈尔滨理．T大学_T学硕士学位论文StudyonPermanentMagnetDirectDriveWindTurbineGenerationBasedonPowerCoordinatedControlAbstractWiththeincreasinglyseriousproble

8、mofglobalresourcepeoplebegintopaymoreattentionongreenrenewableenergy．Asonekindofextensiveresourcesandcleanenergythewindpowerdevelopsfast．Permanentmagnetdirect-drivewindpowersystemcapacityisstillrelativelysmal