TOP24【优秀毕业论文】风力发电并网控制的变流器研究设计.doc文档免费在线阅读

滤波器的电感电流纹波值为在上式中，为幵关频率。

通常取纹波电流为额定相电流的，本文中取纹波电流为的额定相电流，根据式可求得。

取，可得。

滤波器中存在电感和电容，网侧逆变器输出特定次谐波电流可能使产生谐振，影响系统的稳定性。

滤波器的谐振频率为大量经验数据表明，滤波器固有的谐振频率应该满足式中，为逆变器输出基波频率，为滤波器谐振频率，为开关频率。

根据式可得滤波器的谐振频率为，满足式的要求。

因此，滤波器的设计是合理的。

直驱式风电系统变流器仿真实验为了验证上述直驱式风电并网变流器理论参数和硬件的选取的重大问题。

在能源燃料中，比如煤炭石油等次化石能源在人类大量的长期的开发利用下日渐枯竭。

目前在世界生态环境不断恶化和化石能源大量开采的情况下，世界各国正在不断地加大投入新能源的研发以及利用力度，以引言课题背景及意义在当今世界中，环境的恶化能源的枯竭已经成为制约人类社会发展引言课题背景及意义在当今世界中，环境的恶化能源的枯竭已经成为制约人类社会发展的重大问题。

在能源燃料中，比如煤炭石油等次化石能源在人类大量的长期的开发利用下日渐枯竭。

目前在世界生态环境不断恶化和化石能源大量开采的情况下，世界各国正在不断地加大投入新能源的研发以及利用力度，以此来缓解能源危机所带来的系列问题。

可再生能源是指在自然界中能够不断利用，并且循环再生的清洁次能源。

通常我们所说的可再生能源主要有太阳能地热能水能风能生物能和潮汐能。

从能源技术和资源蕴藏量进行分析，适用于大规模发电的可再生清洁能源主要有太阳能风能水能生物能海洋能等。

这些能源的资源潜力非常大并且可以得到永续利用，因此基本不存在面临资源枯竭的问题，同时这些清洁能源循环再用，环境污染比较低。

因此，考虑到这些可再生能源的可持续利用性和清洁性，人们把更多的注意力放在这方面，并且在技术方面也得到了飞跃式发展。

另外，核能清洁煤等可再生能源均属于可持续能源，为响应国家科学发展观规划，实现可持续发展能源战略，显著提高能源的利用率也是个非常重要的方面。

在众多新兴的新能源发电技术中，风力发电明显是技术最成熟，而且最具备大规模开发利用，十分具备发展前景的种发电方式。

另外，风力发电在改善自然生态环境，优化地区性能源结构，促进区域性经济可持续跨越发展等方面具有非常显著的优势，世界各国都加大风力发电的资金和技术投入。

世界上的风能资源储备含量极其丰富，根据科学家预测，预计到年，世界总的电力需求总量约为万亿千瓦时，而在那个时候只要可以成功利用左右的风力资源，就可以满足世界定范围内的基本电力需要。

随着风力发电中并网技术的快速不断发展，风力发电成本正在迅速减少。

按照美国可再生能源实验室的调查研讨数据统计，在年的期间内，风力发电以左右的成本呈现快速下降的趋势，其下降速度远超于其他同类别的可在生能源。

到年底，世界总的风且时，滤波器滤波效果和滤波电感体积都较为适中。

通常情况下，应限制滤波器电容的无功功率为额定功率的之内，可得到电容的取值范围为在上式中，为三相逆变器的输出功率，为输出电压基波频率，为输出相电压。

取，，求得电容值为，此时滤波器电容的无功功率满足式。

滤波器的电感电流纹波值为在上式中，为幵关频率。

通常取纹波电流为额定相电流的，本文中取纹波电流为的额定相电流，根据式可求得。

取，可得。

滤波器中存在电感和电容，网侧逆变器输出特定次谐波电流可能使产生谐振，影响系统的稳定性。

滤波器的谐振频率为大量经验数据表明，滤波器固有的谐振频率应该满足式中，为逆变器输出基波频率，为滤波器谐振频率，为开关频率。

根据式可得滤波器的谐振频率为，满足式的要求。

因此，滤波器的设计是合理的。

直驱式风电系统变流器仿真实验为了验证上述直驱式风电并网变流器理论参数和硬件的选取设计的是否符合基本要求，因此利用平台进行仿真实验，对直驱式风力发电并网变流器的系统参数进行定程度的验证。

仿真结束后，对仿真结果进行整理分析，从而得出定的结论。

风电并网变流器系统的仿真实验根据风力发电中直驱式风电并网变流器理论参数和硬件设计，结合其余部件的工作原理，利用仿真平台进行系统仿真实验，建立风电并网变流器系统，系统图如下图所示。

图风电并网变流器系统在上述系统图中，可设置变流器的系统参数为主电路发电机机侧的相电压峰值取值，三相单管整流器的升压电感取值，直流母线侧电容取值，直流母线侧电压取值，直流母线负荷阻抗，在并网电感中分别取值三相电网相电压为取值控制参数在参数自适应模糊控制器中，取用模块，假定初始值分别为比例系数，积分系数，微分系数发生器产生频率值为幅值在变化的等腰三角波。

假定在风电并网逆变器中，功率解耦控制器的参数分别取值为功率环的控制器输出幅值变化为电压环的控制器取值输出幅值在内进行变化，正弦脉宽调制所产生模块输出频率。

仿真过程可简单概括为在并网前阶段，风力发电并网变流器的三相单管整流器工作在带负载状态下，并网断路器处于断开状态。

在时刻，将并网断路器立即合上，风电并网变流器将开始并网在时刻，是的并网变流器的输出功率为此时直流母线负载将处在断开状态，在这种情况下，风电并网变流器便开始向系统电网输送电能。

在并网前状态下，风电并网变流器网侧逆变器的输出相电压如下图所示。

由图可以得出，网侧逆变器的输出电压和电网电压大体致，保持频率相位相同。

并网前变流器输出的相电压中，幅值大小约为为，并含有少量谐波分量，此时可以认为，并网变流器的工作状态基本满足并网条件。

图并网过程中并网变流器输出的相电压当并网段时间后，处于基本稳定状态时，将直流母线上的负载断开，使得相的有功功率输出大小为，无功功率大小为，风电并网变流器的网侧逆变器输出相电压与和电网的相电压比较如图所示。

由图可得出，网侧逆变器输出的相电压幅值稍大于电网相电压幅值，而且相位略有超前。

网侧逆变器输出的相电压幅值约为，谐波含量相对较低。

此时，电能可以经过网侧逆变器将风机发的电能输送到电网。

图，时变流器输出与电网相电压比较风电并网变流器的系统的功率输出结果可由图进行表示。

分析图可得出，在并网前时刻，网侧逆变器输出的有功功率和无功功率大致相等，其值都为零，机侧整流器输出的能量被负载消耗掉在并网瞬间，因为电网电压高于逆变器输出电压的的缘故，能量将会出现电网流向风电变流器的现象。

伴随着网侧逆变器的功率环控制调节作用，在的时间内把能量调整到规定值，网侧逆变器将会和电网无功率进行交换，机侧整流器所输入的电能质量通过负载消耗，避免了风电机组在并网前在很长的时间内向变流器提供能量的情况，倘若出现这种情况，直流母线电压将会发生显著升高在并网工作于稳定状态时，根据给定网侧逆变器的输出单相有功功率和无功功率分别为，由图中波形可知，风电变流器输出在的时间内和逆变器的输出功率样。

图风力并网变流器功率输出风电并网变流器的直流母线侧电压如图所示。

由图可知，在并网刚开始情况下由于负载还在工作，网侧输出的有功功率和无功功率值都为零，这样可以认为机侧整流器负荷基本保持不变。

因此，直流母线侧电压在并网初始状态将保持不变，大小约为。

在时，令网侧逆变器的输出有功功率保持不变，同时使直流母线的负载处于断开状态，而机侧整流器的负载情况将会发生较大变化，在这个时候，直流母线侧电压会比较小的扰动情况。

在参数自适应模糊控制器的调节下，直流母线侧电压会在的时间内达到的要求。

图风电并网变流器直流母线电压仿真实验结果分析由仿真实验结果分析，变流器系统基本满足风力发电并网系统的要求，相对机侧，采用不可控整流电路方案产生的谐波要小的多，还需设计个较小容量的滤波器即可达到滤除谐波的需要。