直驱型风力发电系统变流控制技术的研究

论文摘要

直驱型风力发电系统是当前研究热点之一,其中,变流系统的控制技术是直驱型风力发电系统的核心技术。本文选取背靠背双PWM变流器为研究对象,深入研究了并仿真了直驱型风力发电系统电机侧、电网侧的变流控制策略。首先,针对电机侧研究了矢量控制和直接转矩控制的原理,并对两种方法的优劣进行了对比分析；其次,建立了网侧PWM变流器的数学模型,针对电网侧分析了电网电压定向矢量控制和直接功率控制的原理,并对传统直接功率控制提出了改进；最后,针对电网电压对称跌落问题,提出了基于功率平衡的双PWM变流器协调控制,实现了直流母线电压的稳定控制,提高了直驱型风力发电系统的低压穿越能力,并通过Matlab/Simulink仿真验证了策略的正确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及选题意义
• 1.1.1 世界能源与风力发电现状
• 1.1.2 风力发电机组的发展趋势
• 1.1.3 低电压穿越的相关规定
• 1.1.4 论文选题意义
• 1.2 直驱型风力发电系统全功率变流技术的研究现状
• 1.2.1 直驱型风力发电系统变流主电路拓扑结构
• 1.2.2 直驱型风力发电系统变流控制技术研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 脉宽调制技术（PWM）
• 2.1 PWM技术简介
• 2.1.1 功率开关器件
• 2.1.2 PWM技术原理
• 2.2 空间电压矢量脉宽调制技术
• 2.2.1 SVPWM调制原理
• 2.2.2 SVPWM仿真模型
• 2.3 小结
• 第三章 电机侧变流控制技术研究
• 3.1 永磁同步电机数学模型
• 3.1.1 三相静止坐标系下的数学模型
• 3.1.2 坐标变换
• 3.1.3 同步旋转坐标系下的数学模型
• 3.2 基于转子磁场定向的矢量控制
• 3.2.1 零d轴电流矢量控制的原理
• 3.2.2 位置、速度及电流检测
• 3.3 基于定子磁场定向的直接转矩控制
• 3.3.1 控制基本原理
• 3.3.2 定子磁链控制
• 3.3.3 电磁转矩控制
• 3.4 电机侧变流控制的仿真波形及对比分析
• 3.5 小结
• 第四章 电网侧变流控制技术研究
• 4.1 网侧PWM变流器数学模型
• 4.1.1 在三相静止坐标系下的数学模型
• 4.1.2 同步旋转坐标系下的数学模型
• 4.2 电网电压定向矢量控制
• 4.3 直接功率控制
• 4.3.1 直接功率控制原理
• 4.3.2 改进的直接功率控制
• 4.4 小结
• 第五章 电网电压跌落时直流电压协调控制技术
• 5.1 电网电压跌落影响
• 5.2 直流侧电压协调控制原理
• 5.2.1 基于电网电压信息的电机侧输出功率控制
• 5.2.2 基于机侧输出功率的电网侧直接功率控制
• 5.3 小结
• 第六章 基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真验证
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况