《MATLAB风电并网逆变器控制系统仿真+SVPWM算法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB风电并网逆变器控制系统仿真+SVPWM算法（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-范文最新推荐-1 / 20MATLAB 风电并网逆变器控制系统仿真+SVPWM 算法摘要： 风力发电在能源问题越来越严重的时候越来越凸显其优势，而直驱式风力发电以其发展成熟，发电系统成本低成为研究的热点。本文通过对MATLAB 软件中 simulink 仿真系统建立模型，对直驱式风电并网逆变器控制系统进行了一定的研究。主要应用空间电压矢量(SVPWM) 算法建立控制电路，以及坐标变换对电网的解耦控制，搭建了整个仿真系统，该方法根据α-β复平面空间中的状态开关矢量，直接合成参考电压空间矢量，进行相关矢量作用时间的求取。计算量适中，实时性好，逆变器输出电流谐波小，容易实现解
2、耦控制等优点。同时给出了相关的数学推导来证实相关原理和算法理论。之后对整个系统进行仿真实验，结果表明，采用该系统进行并网逆变控制，逆变器对母线电压利用率高，系统简单，有功无功解耦控制良好。5024 关键词：直驱式风电，空间电压矢量，并网逆变器，MATLAB 仿真, The simulation of grid inverter control systemAbstract: wind power generation in the energy problem is more and more serious, increasingly highlights its advantage of
3、the direct drive wind power to the development of mature, low cost power generation system is becoming a hot spot of research. Based on simulink in MATLAB software simulation system model, the direct drive wind power grid inverter control system was studied. Main application space voltage vector (SV
4、PWM) algorithm based control circuit, and the decoupling control of power grid, coordinate transformation is to build the whole simulation system, the method based on alpha beta status switch vector in complex plane space, direct synthesis of the reference voltage space vector, vector effect time to
5、 calculate. A moderate amount of calculation and good real-time performance, the inverter output current harmonic is small, easy to realize decoupling control, etc. And related mathematical derivation is given to confirm the theory -范文最新推荐-3 / 20principle and algorithm. After the simulation experime
6、nt of the whole system, results show that using this system to carry on the grid inverter control, inverter of busbar voltage utilization rate is high, the system is simple, active reactive power decoupling control is good. 4 整体风电并网逆变器控制系统的仿真研究 274.1 模型参数设置 274.2 全有功与全无功逆变 274.3 无功调节测试 284.4 功率吸收现象：
7、294.5 总结 305 结论 311 绪论11.2 风力发电机类型简述（1）双馈感应发电机型风机第 1 代风力发电系统采用的是双馈感应发电技 术。所谓双馈型发电机是指将发电机的定子绕组发出的电能直接接入到电网中，转子绕组通过交直交变频器与电网相连接，当风机的转速发生变化时，调节转子上电流的频率，保证定子能持续发出 50Hz 的电能。当转子转速低于电机同步转速时，转子处于发电状态，否则处于电动状态，此时需要从电网中提取能量，其转子电流基本上是定子电流的 1/3，因而变频器容量较小，其电压等级一般是低压（690V）（2）直驱感应发电机型风机直驱感应风力发电机属于全馈型，即发电机发 出-范文最新推
8、荐-5 / 20的电能全部通过变频器送到电网中去，变频器的容量较大，属于第 2 代风力发电技术。其电压等级分为低压（690V）和中压（3000V ）两种。对于 3MW 的机组，690V 时变频器的电流大约 3000A；3000V 时变频器的电流大约 500A（3）直驱永磁感应风力发电机型风机直驱永磁感应风力发电机也属于全馈型，属于 第3 代风力发电技术，其电压等级也分为低压（690V ）和中压（3000V ）两种，目前趋向于采用中压等级.（4）超导无刷直流发电机型风机超导直流发电机是代表目前世界先进水平的最 新一代风力发电技术，能够直接发出直流电能，从而省去了变频器前端设备，使得电气设备配置更
9、加简单，是未来的发展趋势，但是目前该技术还仅仅处于概念研发阶段。 1.5 本论文所要完成的工作通过绪论的描述，目前中国是风力发电装机容量最高的国家，但是中国风力发电技术并不是最先进的，所以研究应用比较普遍的直驱式风力发电并网逆变控制系统是必要的。（1）对风力发电及其并网逆变控制回路的拓扑结构以及数学模型进行一定的分析论证。构建直驱式风力发电并网逆变器的数学系统模型，实现系统的电网电压定向，以及解耦控制。（2）熟悉 MATLAB/simulink 仿真工具，之后建立风力发电系统并网逆变器的仿真模型，对重要模块进行分析，通过波形判断模块搭建的是否符合原理，最终得到整体仿真模型。（3）进行一定的仿真
10、实验来验证整个系统的工作情况，通过仿真波形验证是否符合相关理论，最后对整个论文进行一定的总结。-范文最新推荐-7 / 202 风电并网逆变控制系统数学模型分析2.1 网侧变换器的矢量控制的数学模型为了实现三相 PWM 变换器的高性能控制，获得有效的控制算法，必须要建立准确的网侧变换器数学模型并对其进行严格的分析。PWM 变换器的数学模型可以从低频角度或者高频角度建立。低频模型主要考虑调制周期内的平均值控制，是基于状态空间平均意义上的模型，忽略了开关频率相关的高次谐波，因而不能反映变换器的高频工作机理。高频数学模型则是基于变换器开关函数的定义，充分反映了变换器的开关细节和高频工作机理，是 PWM
11、 变换器精确的数学模型。图 2.1PWM 网侧变换器主电路简化模型图中为 变换器交流侧输入滤波电感 , 为交流侧输入电阻,C 为滤波电容， （在风力发电系统中，由转子侧变换器和电机转子绕组组成） ， 为三相对称电压源, , 为三相线电流， 为直流母线电压， 为功率开关管，可以等效为单极性二值等效开关。假设电路满足以下条件：(1) 电源是三相平衡的正弦电压源；(2) 滤波电感是线性的，不考虑饱和现象。根据电路拓扑结构和工作机理，可以得出静止 abc 坐标系下三相高 频变换器的数学模型如下页公式（2-1）所示。 式中 、 为同步旋转 坐标系中的开关函数。将式（2-2） （2-3） （2-4）代入（
12、 2-1）中，通过矩阵的形式可获得旋转 坐标系下网侧变换器的高频数学模型为（2-5 ）式中， 、 为电网电压的 d、q 轴分量； 、 为交流侧电流的 d、q 轴分量。从本质上讲，网侧变换器是一个涉及交、直流电能-范文最新推荐-9 / 20形态转换的能量变换系统。由于无穷大电网电压基本恒定，只要对输入电流实施快速有效的控制就能有效地控制能量流动的速度和大小。对输入电流的控制可以在两相同步旋转 坐标系下实现，在同步旋转坐标系中各量在稳态时为直流量，采用 PI 调节器可以实现电流的零稳态误差，电流的瞬态响应也较快。将式（2-5）前两项展开得（2-6）式中 、 为变换器交流侧输出控制电压，且 、 。由
13、式（2-5）所示， 、 轴流除受控制电压量 、 的影响外，还受耦合电压 、 和电网电压扰动 、 的影响。所以单对 、 轴电流做负反馈无法消除 、 轴电流之间的耦合，必需引入电流状态反馈 、 实现 、 轴电流之间的解耦。控制电压表示为：（2-7 ）为了简化控制算法，可采用电网电压定向矢量控制，将同步速旋转坐标系的 d 轴定向于电网电压矢量 方向上，坐标变换关系如图 2-2 所示。此时，电网电压的 、 轴分量分别为：图 2.2 电压矢量与 d,q 轴由以上变换后的公式可以计算出从电网输入到变换器的有功功率 和无功功率 为（2-8 ）进行电网电压矢量定向后，可得（2-9） 3.2 并网逆变器控制系统
14、的整体模型图 3.1 并网整体仿真框图如图 3.1 所示，按照 2.2 节的拓扑图搭建好整个回路的仿真模型，各个模块功能以及检测波形见下文。-范文最新推荐-11 / 203.3 并网逆变器控制系统仿真模块3.3.13s/2s 变换模块的搭建按照等功率公式，搭建以下 3/2 变换模块：图 3.2 电压 3/2 变换模块电流 3/2 变换模块与电压 3/2 变换模块一样，这里就不在赘述了。经 3/2 变换的电压电流波形应该相位相差 90 度，仿真波形如下：图 3.32 相输出电压由仿真波形可知，3/2 变换模块搭建正确，符合理论描述。3.3.2 电网电压取角为了使逆变电压电流与电网电压电流相位匹配，我们要进行磁电定向，取电网电压来进行定向计算，根据功率三角形，电压三角形
