论文双馈风力发电机网侧变换器仿真是关于本文可作为风力发电机方面的大学硕士与本科毕业论文风力发电一圈几度电论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：首先从电压型变换器的基本原理出发分析了双馈风力发电网侧变换器的基本结构,建立了网侧变换器分别在三相静止坐标系和dq坐标系下的数学模型.然后在网侧变换器的dq坐标模型的基础上采用电网电压定向矢量控制策略,介绍了其基本原理和实现方案.最后,利用mat-lab/simulink搭建了SVPWM、Park、控制系統等电力电子模型,在该模型上采用矢量控制策略进行了变换器在整流和逆变两种工作状态下的仿真,仿真结果表明,其控制策略具有良好的动态响应,而且通过选取合适的电感、电容,可以使网侧电流快速的进入稳定状态,且波形相对平滑,谐波含量较小,直流侧电压也可以很快进入稳定值,超调量小.
关键词：网侧变换器；矢量控制；控制策略；SVPWM
中图分类号：TM46 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2017）01-0027-08
0 引言
随着风力发电技术的兴起,风电变流器的控制技术成为当今的研究热点.在双馈风力发电系统中,由于双馈发电机的转差功率在转子和电网之间双向流动,这就要求变流器的网侧变换器,既要能够工作于整流状态,又要能够工作于逆变状态.实现对网侧变换器准确控制是双馈风力发电系统变速恒频发电的关键技术之一.PWM变换器的控制技术是风力发电技术的核心技术之一,PWM变换器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进.其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管,以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流.因此,PWM变换器可以取得以下优良性能：①网侧电流近似正弦波；②网侧功率因数控制（如单位功率因数控制）；③电能双向传输；④较快的动态响应.目前PWM变换器根据对输入电流的控制主要有两种方法,一是文提出的通过控制PWM变换器的交流侧电压,使其和电网电压保持一定的幅值和相位关系,进而间接控制网侧输入电流相位,这种通过交流侧电压来间接控制电流的方法叫间接电流控制,也称为幅相控制,该方法具有简单的控制结构和良好的开关特性,静态性能良好,检测量少,无需电流传感器,成本低,易于数字化实现,适用于对控制性能和动态响应要求不高的场合,具有良好的工程实用价值；二是文提出的通过直接控制网侧交流电流跟踪指令电流的方式,来实现控制目的的直接控制电流的方法,直接电流控制以快速电流反馈控制为特征,这类控制可以获得较高品质的电流响应,但控制结构和算法十分复杂,而且由于该方法增加了电流互感器,因此控制器成本会增大.此外,还有基于瞬时功率理论的控制方法,以有功和无功功率为控制对象的直接功率控制,如文提出的直接功率控制,但是DPC（直接功率控制）控制在靠近基本电压矢量的地方容易出现无功功率失控现象,导致网侧电流和直流电压出现较大波动.文提出无需同步旋转坐标变换和SVPWM调制的定开关频率的预测直接功率控制,可获得较好的稳态和动态性能,但该方法运算量大,矢量选择比较复杂,存在矢量租用时间为负的问题.文提出一种基于滑模变结构控制的直接功率控制,但存在抖动问题,会影响系统的性能和稳定性.此外控制技术主要有：①电流滞环控制；②智能控制；③矢量控制技术.电流滞环控制是一种电流直接控制方式,虽然结构简单,稳定性好,但是滞环电流控制的最大缺点是开关频率不固定,开关频率会随着滞环宽度和实际输入电流而变化,这对变换器的EMI设计带来了很大的困难.近年来,一些学者提出了大量的将非线性智能控制理论运用于PWM变换器控制中的算法,包括基于李亚普诺夫稳定定理控制方法、模糊控制方法、遗传算法和人工神经网络的控制方法.和传统方法相比,这些智能控制算法虽然无需建立变换器精确的数学模型和动态模型,但是控制复杂,而且在实际的工程应用中相对不成熟.矢量控制,技术成熟,控制灵活,而且通过矢量控制技术,可以方便的实现解耦控制.PWM变换器运行动态效果好坏,调制算法也是关键之一,常见的调制算法主要有载波调制法、正弦脉宽调制（SPWM）和空间电压矢量调制（SVPWM）.3种调制算法中,空间电压矢量调制是基于伏秒平衡原理的调制方式,在每个开关周期,用相邻两个有效开关矢量和零矢量来等效三相桥臂终端电压矢量,没有明显的载波,具有直流电压利用率高,谐波小等优点.
因此综合考虑,本文采用间接电流控制方法,并且是基于电网电压定向的矢量控制策略,建立的PWM变换器仿真模型是基于PI调节器的双闭环控制系统,可实现无静差控制,该系统采用电压外环和电流内环的双闭环控制,将电网电压定向在两相旋转坐标系的d轴矢量上,双闭环输出的信号经过脉宽调制转化为脉冲信号从而驱动IGBT的导通,达到控制的目的.在调制方法上采用空间电压矢量调制（SVPWM）,并且通过选取合适的滤波电感、滤波电容,可以使网侧电流谐波含量较小,直流侧母线电压快速准确的稳定在给定值,且超调量小.
1 网侧变换器数学模型及工作原理
三相电压型PWM变换器的主电路拓扑结构如图1所示.该电路主要包括三相交流电压源、交流侧电感、电阻、全控开关器件IGBT和直流侧电解电容.ua、ub、uc分别为三相电网相电压；ia、ib、ic分别为网侧输入的三相电流；Udc为变换器直流侧电压；L为交流侧滤波电感；R为等效电阻；iL为直流侧负载电流；C为直流侧电容.
为了简化计算,对该模型进行如下假设：
1）交流侧电源为三相平稳的纯正弦波电动势.
2）功率开关管为理想器件,没有过渡过程,其通断由开关函数描述.
3）网侧变换器直流母线电压保持稳定.
4）网侧滤波电感L是线性的,且不考虑饱和.
三相电压型SVPWM变换器的数学模型是采用开关函数描述的数学模型,假设主电路的开关器件可视为理想开关,其通断可以用开关函数SK来描述,为了避免出现短路故障,图1中上下两个功率开关管的导通是互补的,即上桥臂开关管导通时,其对应的下桥臂功率开关管是关断的,对三相电压型SVPWM变换器写出其对应的逻辑开关函数为
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参考文献：
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