论文部分内容阅读
随着全球能源消耗持续增长以及化石能源紧张短缺,人类面临的生态环境污染问题日益严峻,开发新能源和清洁能源已成为当今世界各国政府的重要施政举措。风力发电是目前已开发利用的可再生清洁能源中发展最迅速,技术最成熟,也最具大规模开发利用前景和市场竞争力的发电方式。其中直驱永磁风力发电系统因其效率高、维护方便、控制性能优越等优点逐渐成为研究的焦点。而直驱风力发电技术是当前风电领域的重要研究方向,本文围绕并网型直驱风电机组全功率变流器展开了详细的分析研究,通过matlab/simulink软件平台搭建系统的仿真模型,同时基于永磁同步电机对拖实验平台,进行研究成果的验证。首先本文简要介绍了直驱永磁风力发电系统的基本结构和运行原理,在此基础上建立全功率变流器及直流母线环节的数学模型。详细分析研究了并网型全功率变流器的控制策略,根据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,采用发电机侧转子磁场定向id0和电网侧电网电压定向的控制策略,实现能量的双向流动和快速动态响应控制。使机侧控制功率、网侧控制母线电压,实现有功与无功功率的解耦,确保系统可运行于单位功率因数状态。文章对各控制策略原理也进行了详细阐述。其次本文重点对直驱风力发电并网变流器的主电路进行设计,包括功率组件参数设计、电网侧LCL滤波电路设计和共模抑制电路设计。提出了一种新颖的网侧LCL滤波器设计算法以抑制谐波影响,同时采用被动阻尼方法抑制谐振,对LCL滤波元件的计算步骤和配合取值原则做了详细分析阐述。通过在Matlab/simulink环境下搭建基于主动整流拓扑的1.5MW直驱风力发电全功率并网变流机组仿真模型,对所提出的控制策略以及主电路的参数设计进行了仿真验证。最后本文以1.5MW并网型风力发电全功率变流机组电机对拖实验平台为基础,对机侧和网侧变流器的控制策略进行实验验证。首先简要分析了实验平台构成,其次对实验结果进行了分析阐述。实验结果与理论及仿真研究相吻合,有效的验证了分析的正确性。