永磁同步風力發(fā)電機的矩陣變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來,全球的氣候變化及環(huán)境問題日益威脅著人類的生存環(huán)境,風能作為當今最具前景的新能源之一,越來越得到世界各國重視。永磁同步風力發(fā)電機由于無電刷,取消了增速機構,結構簡單及運行可靠等優(yōu)點,在風力發(fā)電領域具有巨大的應用前景。
　　 矩陣變換器是一種新型且具有優(yōu)良輸入輸出特性的交一交直接型變換裝置,相對于傳統(tǒng)的交流變換裝置有其突出的性能:中間沒有大容量的直流儲能器件；能量雙向流通,可實現四象限運行；具有輸入輸出波形為正弦；輸入功率因

2、數能夠自由調節(jié)等。隨著電力電子變換裝置器件的制造技術不斷成熟和研究方法的深入,矩陣變換器將在能源、交流變頻調速及電氣傳動領域中產生深遠的影響。論文主要內容如下:
　　 介紹了課題的研究背景意義和研究內容；闡述了永磁同步風力發(fā)電機與矩陣變換器的優(yōu)勢及其技術發(fā)展背景,對矩陣變換器中使用的開關功率器件進行了選擇對比分析。
　　 從矩陣變換器的電路拓撲結構、開關功率器件的四步換流技術及其系統(tǒng)的空間矢量調制策略方面進行了理論推導與

3、分析研究,通過構建矩陣變換器數學函數,推導得出其在空間矢量調制策略下,虛擬整流與逆變的開關組合函數,建立了矩陣變換器的數學仿真模型,應用MATLAB軟件對矩陣變換器系統(tǒng)在電壓幅值調節(jié)、頻率變換和能量回饋方面進行了仿真研究,仿真結果證明了其優(yōu)良的輸入輸出性能。
　　 闡述了永磁同步風力發(fā)電機的控制結構原理和工作參數特性,建立了永磁同步風力發(fā)電機在三相靜止坐標系和兩相同步旋轉坐標系下的數學模型；運用永磁同步發(fā)電機矢量控制理論,建立永

4、磁同步風力發(fā)電機基于轉子永磁體磁鏈定向的數學模型。在前面所述的基礎上,構建矩陣變換器與永磁同步風力發(fā)電機二者相結合的控制系統(tǒng),搭建了其仿真模型,仿真驗證了在發(fā)電狀態(tài)下的運行效果,完成了有功功率和無功功率的解耦控制,實現了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。仿真結果證明,構建的矩陣變換器與永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)其性能良好,該系統(tǒng)是正確和可行的。
　　 采用DSP芯片為主控制和CPLD芯片為輔助控制構建了矩陣變換器控制系統(tǒng),設計了矩陣變換器系統(tǒng)的硬件結構