论文总字数：17371字

摘 要

随着我国国民经济与发电技术的快速发展，风力发电技术日趋成熟。风力发电凭借自身的可再生性和清洁无污染的特性，具有良好的发展前景。基于空间矢量脉冲调制（SVPWM）的变速恒频风力发电机由于自身的低谐波污染、恒定的直流电压、高功率因数等优势，具有更多的应用领域。本文从通用性出发，对三相SVPWM整流器进行建模分析，通过仿真结果验证了本文的设计系统具有一定的现实意义。

关键词：三相整流器，变速恒频；空间矢量脉冲宽度调制；α-β坐标变换。

Simulation Research of VSCF wind power generator side converter based on SVPWM

Abstract

With the rapid development of China's national economy and power generation technology, wind power generation technology is becoming more and more mature. Wind power generation has good development prospects with its renewable nature and clean and pollution-free characteristics. Based on space vector pulse modulation (SVPWM), variable speed constant frequency wind turbines have advantages of low harmonic pollution, constant DC voltage and high power factor.There are more applications. In this paper, starting from the universality, modeling and analysis of three-phase SVPWM rectifier is carried out. Simulation results show that the design system in this paper has certain practical significance.

Keywords: three-phase rectifier; VSCF; SVPWM; Clark transformation.

目录

第一章 引言 1

1.1选题背景与意义 1

1.2国内外风力发电技术的发展 1

1.3 论文的主要工作 1

第二章 风力发电系统的组成与工作原理 3

2.1 风力机的工作原理与特性 3

2.2 风力发电系统的基本工作原理 4

2.2.1恒频恒速风力发电系统 4

2.2.2变速恒频风力发电系统 4

2.3常用整流电路优缺点的分析与选择 5

2.4 常用整流器的比较 5

2.4.1 三相不可控整流器 6

2.4.2三相可控整流器 6

2.5 本章小结 8

第三章 三相整流器的数学模型及控制策略 9

3.1整流器的工作原理及数学模型 9

3.2整流器的基本控制策略 13

3.3空间矢量脉冲宽度的调制分析 15

3.3.1 SPWM调制方式 15

3.3.2 SVPWM调制方式 15

3.4 本章小结 21

第四章 基于Matlab的仿真验证 22

4.1 仿真模型 22

4.2 仿真结果 24

4.3 参数优化 26

第五章 总结 27

致谢 28

参考文献 29

第一章 引言

1.1选题背景与意义

由于电磁感应现象的发现，电能，这一之前未曾出现过的能源，开始出现在人们的生活中，这一现象的发现为未来发电机的研制奠定了理论基础。

随着发电机和电动机的不断发明和更广泛使用，电能被越来越多的应用在日常生活中，社会的总生产力，也因为这被大幅度提高，因此，人们从此进入了“电气时代”。

随着我国现代工业化水平的不断提高，社会国民经济的快速发展，以及现代科学技术的高速进步，现代社会推进工业化的脚步的越来越快，煤炭石油天然气等传统能源的综合利用也越来越高，需求也日益增加。与此同时，由于这些传统能源的短时间内无法再生，能源短缺这一现象已经成为现代社会如何可持续发展的重要焦点和关键问题。

为了更好地解决世界上现有的不可再生能源即将短缺的这一问题，人们不得不将目光转向了可以再生反复的清洁能源。这些新能源，是一种几乎可以反复的、持续地进行补充的能源，对于环境来说，几乎没有任何副作用的能源。与传统能源相对比，新能源以其自身可再生、清洁能源、环保、蕴藏能量大等特性受到了社会的广泛关注，也就是说，新能源更利于人类社会的可持续发展。

在人们现如今掌握的新能源发电技术中，风力发电是较为成熟、环保、能源易于获得、具有商业性和经济性的发电技术之一。风力发电技术伴随着现代发电技术的发展而发展，在现代社会中，风力发电一直是世界上最快的电力来源，也越来越多的应用在我们的日常生活中。

1.2国内外风力发电技术的发展

从历史渊源上说，中国可能是第一个发展风力的国家，最早在历史文献中发现风车的国家就是我们国家；从地理位置来看发展，我国风力资源十分充足，全年的风力资源约有32.26kW^[1]。基于自身地理条件的优渥，风力发电技术的应用，在我国仍然有着非常大的发展前景和进步空间。为了促进我国风力发电技术的进一步发展，政府提供了大量的财政补贴与技术支持，这使得我们国家的风力发展前景一片光明：从2009年开始，我国增加的利用风能发电的项目数量与风力的发电量已经在全球名列第一。

1854年，丹尼尔.哈拉代（Daniel Halladay）首次将带有自动控制的美国风车应用在商业化中,随后，美国风车的普及程度在1920年到1930年之间达到了巅峰，在此期间安装了约60万台风车，同时，在美国小型风车抽水给牲畜和农田供水变得非常流行。

然而，20世纪60年代后，因为化石燃料变得愈加廉价，大规模风力发电的关注度下降了很多，在经济上变得索然无味，之后，随着石油危机的出现，以及风力发电技术在当时已经算相当先进，人们又将目光转向风力发电技术^[3]

1.3 论文的主要工作

本文以变速恒频风力发电系统侧的三相整流器作为研究对象，利用SVPWM控制方式对其进行调试，主要进行了以下几个研究：

①了解了风力发电在现代社会的便捷之处，了解了风能作为清洁能源的优势，并通过国内外的对比研究，引出本文的话题；

②介绍了风力发电系统以及风力机的工作原理，通过这我们引出了风力发电机的运行方式，主要包括恒频恒速以及恒速变频风力发电系统，通过对二者进行比较，确定了变速恒频风电机组系统的优越性，并说明了变流器对他造成的影响。

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