1、在能源枯竭與環(huán)境污染日益嚴重的形勢下,風力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)具有風能利用率高、機組機械部件承受機械應力小等優(yōu)點,并且交流勵磁變換器容量僅為發(fā)電機轉差容量,因此變換器的容量可大大減小,從而降低成本。本文對變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的若干問題,如滑模變結構直接功率控制,無源性控制,無速度傳感器控制,雙級矩陣變換器(TSMC)勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)等問題進行了深入研究。論文的主要工作如下:
　

2、　論文將滑模變結構控制與空間矢量調制結合,提出了滑模變結構直接功率勵磁控制策略的理論分析及實現(xiàn)方法。通過轉子電壓直接控制雙饋發(fā)電機的有功、無功功率,無需轉子電流控制環(huán),且功率變換器開關頻率固定。仿真結果表明,所提出的控制策略可有效調節(jié)雙饋發(fā)電機的有功、無功功率,具有優(yōu)良的動、靜態(tài)性能,改善了輸出電能質量,對參數(shù)變化具有良好的魯棒性。
　　針對雙饋感應發(fā)電機是一類復雜的非線性、多變量、強耦合系統(tǒng),提出將無源性控制引入雙饋發(fā)電機系統(tǒng),

3、結合定子磁鏈定向矢量控制確定定予和轉子電流期望值。仿真結果表明,設計的無源性控制能夠實現(xiàn)系統(tǒng)有功、無功功率的獨立調節(jié)。與傳統(tǒng)矢量控制相比,無源性控制在有效實現(xiàn)最大風能捕獲的同時,對電機參數(shù)攝動及負載轉矩變化具有很強的魯棒性。
　　近年來,雙饋感應發(fā)電機的無速度傳感器控制技術一直是研究熱點。論文提出了基于自適應全階觀測器和自適應降階觀測器的速度辨識方案,運用Lyapunov穩(wěn)定性理論,構造了Lyapunov函數(shù),推導出轉速的自適應辨

4、識率,觀測器的增益通過極點配置得到。在Matlab/Simulink中搭建了速度辨識模塊,將其應用到雙饋風力發(fā)電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型中。仿真結果表明,兩種速度辨識方案均具有良好的動、靜態(tài)性能及參數(shù)變化魯棒性。
　　在分析雙級矩陣變換器調制策略的基礎上,引入雙級矩陣變換器作為雙饋風力發(fā)電機的勵磁電源。采用基于定子磁鏈定向的矢量控制,建立了雙級矩陣變換器勵磁雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電運行控制方案;結合比例諧振控制器(PR)的特性,提出將

5、其引入到雙級矩陣變換器勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng),設計了轉子側在兩擁靜止坐標系中的PR電流控制;為了提高不平衡電網(wǎng)電壓條件下雙級矩陣變換器勵磁雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力,設計了一種轉子側在兩相靜止坐標系中的PR電流控制,調節(jié)各種控制目標下雙饋發(fā)電機轉子電流的正、負序分量。在Matlab/Simulink對上述設計方案進行仿真,仿真結果表明了所設計控制方案的可行性。
　　為在實驗室對變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)進行研究,設計并搭建了一套實驗平