永磁直驱型风力发电全功率并网双PWM变流器控制系统研究

作     者：刘景利 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张友鹏

授予年度：2012年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步发电机 低电压穿越 卸荷电路 静止同步无功补偿器 

摘      要：近几年永磁直驱型风力发电得到了快速发展,而变流器是风电系统的重要组成部分,是将风能转化为可并网的优良电能的关键。目前我国相关的变流器设备主要依靠进口,变流器控制水平与国外风电技术先进国家相比差距也较大,特别是应用越来越多的双PWM变流器。论文主要研究了如下内容： (1)建立永磁直驱型风电系统PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator,永磁同步发电机)、双PWM变流器等各部分的的数学模型,并将SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制技术原理应用于双PWM变流器控制中,可使双PWM变流器具有直流侧电压利用率高、开关损耗小、输出电流谐波少等优势。 (2)研究永磁直驱型风电系统双PWM变流器控制策略,包括机侧PWM变流器控制策略和网侧PWM变流器控制策略。机侧PWM变流器采用转速外环、电流内环的双闭环控制策略,网侧PWM变流器采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略。 (3)在MATLAB/SIMULINK仿真环境下搭建永磁直驱型风电系统PMSG、双PWM变流器、电网等各部分的仿真模型以及并网仿真模型。 (4)针对永磁直驱型风电系统的LVRT(Low-voltage-ride-through,低电压穿越)能力,提出在直流侧增加卸荷电路、在网侧使用STATCOM(Static Synchronous Compensator,静止同步无功补偿器)的方法,以提高风电系统的LVRT能力。 (5)在风电系统并网仿真模型的基础上,加入相应的卸荷电路模块及STATCOM模块,建立风电系统LVRT仿真模型。 设定相应的仿真参数,对风电系统的并网性能及LVRT能力进行仿真及分析。结果表明,采用双PWM变流器控制策略能够精确控制发电机电磁转矩,能够良好的稳定直流侧电压,输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小;当电网电压跌落时,卸荷电路良好的限制了直流侧电压升高,STATCOM能够快速对电网提供大量的无功补偿。