全功率直驱式风电变流器控制研究

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1、学校代码：10289分类号：TP273密级：公开学号：129030024江苏科技大学专业硕士学位论文（全日制专业学位）全功率直驱式风电变流器控制研究研究生姓名顾凯导师姓名魏海峰申请学位类别专业硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业控制工程论文提交日期2014年12月24日研究方向先进控制技术与应用论文答辩日期2015年03月22日答辩委员会主席朱志宇教授评阅人2015年03月22日分类号：TP273密级：公开学号：129030024工学硕士学位论文全功率直驱式风电变流器控制研究学生姓名顾凯指导教师魏海峰江苏科技大学二O一五年三月AThesisSubmittedinFul

2、fillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonthecontroloffullpowerdirectdrivewindpowerconverterSubmittedbyKaiGuSupervisedbyHaifengWeiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2015江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个

3、人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年

4、月日年月日江苏科技大学工学硕士学位论文摘要风能的开发利用，能够很大程度减轻能源和环境危机对我国发展造成的影响。近年来我国风电技术得到快速发展，其中直驱型永磁同步发电系统拥有良好的发展前景，更是得到许多学者进行研究，为此，本文结合实际风电工程中的需求和项目实践经历，以直驱型风电系统中2MW全功率变流器为研究目标，对其中的控制技术进行研究和设计。本文首先对目前工程中直驱型风电系统用到的四种变流器拓扑结构进行研究，根据机侧整流方式来划分，可分为被动整流和主动整流两种；从实际应用效果来看，机侧采用主动整流控制方式控制效果较好，而且在大容量变流器中使用的较多。基于这一点本文研究

5、了背靠背双PWM型全功率变流器拓扑结构。然后通过对目前全功率变流器控制技术的理论研究，将全功率变流器中的机侧控制策略、网侧控制策略、模块并联控制技术以及低电压穿越功能的技术现状进行分析和总结。根据项目中的技术要求和选取的全功率变流器拓扑结构，对全功率变流器控制策略进行设计，机侧部分采用零d轴电流的双闭环控制策略，转速为外环，电流为内环；网侧控制提出了一种基于电流预测的控制策略，主要控制思想是在两相旋转坐标系下，通过PI调节器得到有功电流给定，再由有功电流和无功电流的给定得到三相电流的给定，最后采用相电流的偏差产生线电压的指令电压，并采用基于线电压输出设计的三相PWM开

6、关输出电压；由于目前单个功率模块无法满足2MW全功率变流器的容量，本文选用四个功率模块采取共母线并联的拓扑结构，并联中存在的环流问题通过采用零序矢量调节的控制策略进行抑制；对于所要求的低电压穿越功能，采取硬件保护电路和无功补偿控制相结合的方法来实现。最终，本文采取上述研究的控制策略，设计了基于DSPTMS320F2812控制的硬件和软件系统，完成产品设计。产品样机通过型式试验的认证，现已完成量产，并投入风场运行。风场调试和实际运行效果表明本文设计的变流器符合设计要求，能够稳定运行，且控制效果良好。关键词：直驱型风力发电；矢量控制；预测控制；模块并联技术；低电压穿越II

7、AbstractAbstractThedevelopmentandutilizationofwindenergycanlargelyreducetheimpactofenergyandenvironmentcrisisonChina'sdevelopment,China'swindpowertechnologyinrecentdecadeshasbeentherapiddevelopment,includingdirect-drivepermanentmagnetsynchronousgeneratingsystemhasaverygooddevel