矩阵变换器励磁的变速恒频风力发电系统的研究

【摘要】：双馈电机已成为变速恒频风力发电系统的主流电机，本文以矩阵式变换器作为励磁对变速恒频双馈风力发电机展开了结合研究。结合当前社会双馈风力发电的研究现状以及发展趋势，对风力机的工作原理进行阐述，推导出风力机数学模型。对双馈电机运行原理及稳态数学模型进行分析推导，推导出两相同步旋转坐标系下的双馈电机动态数学模型，利用matlab中S函数对双馈电机模型进行搭建，结合定子磁链定向矢量控制建立双馈电机发电运行子系统的仿真模型。 对矩阵式变换器的拓扑结构简要介绍，阐述矩阵式变换器工作的原理，了解矩阵式变换器各种调制策略，重点针对空间矢量调制法中的双空间矢量调制进行分析研究，搭建矩阵变换器仿真模型。为解决SPWM电压利用率低的问题，对虚拟逆变环节采用谐波注入PWM方式。针对虚拟整流环节输出的直流波动电压，推导了对虚拟逆变环节HIPWM的调制波进行补偿的补偿函数。对非正常工况下的运行控制策略研究，分析对称电压下的调制策略在输入电压非对称情况下对输出电压和输入电流的影响，提出一种在整流级占空比中加入负序电压分量的改进调制策略，在输入电压不平衡情况下，对矩阵变换器交流励磁控制策略进行验证。 结合矩阵式变换器、双馈调速技术和矢量控制的优点，建立矩阵式变换器励磁的双馈电机定子磁链定向控制系统模型。仿真结果展现了系统的优良特性，验证了本文方案的正确性和有效性。