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摘 要

随着各种环境问题的加剧，人们的生活发生了巨大的变化，能源问题使人们注意到风能、光伏发电等可再生清洁能源。可是，对于大功率并网和技术成本来说，风力发电无疑是现在技术、规模和商业前景的发电。作为风力资源丰富的中国,风力发电产业起步晚，但规模发展迅速。通过采用电力电子变流技术，永磁直驱风力发电系统常采用交直交的连接方式，先把发电机输出的交流电变成直流电，然后再逆变成工频交流电通向用户。目前，对逆变电路及其控制策略的研究已成为一个热点问题。

关键词：SVPWM；风力发电；网侧变流器；逆变电路；控制策略

Simulation Research of Wind Power

Generation Grid Side Converter Based on SVPWM

Abstract

With the increase of environmental problems, people"s lives have been greatly changed, so that people pay attention to the energy of wind, photovoltaic power generation and other renewable clean energy. However, for large power grid and technology costs, wind power is undoubtedly the most mature technology, the most large-scale development conditions and commercial development prospects of one of the power generation. As a wind resource rich in China, wind power industry started late, but the scale of rapid development. By using the power electronic converter technology, direct drive permanent magnet wind power generation system is often used to pay direct connection, first generator output alternating current into direct current, and then reverse into the AC flux to the user. At present, the research on the inverter circuit and its control strategy has become a hot issue.

Key words: SVPWM; Wind Power Generation; Grid Side Converter; Inverter Circuit; Control Strategy

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2对风力发电技术的发展调查 1

1.3网侧逆变器在风力发电中的有关分析 2

1.4本论文的主要工作 2

第二章 对网侧变流器的讨论研究 4

2.1网侧变流器的拓扑结构 4

2.2网侧变流器的控制策略 5

2.3 PI调节器的设计 7

2.3.1电流调节器设计 7

2.3.2电压调节器设计 7

第三章 SVPWM控制基本原理控制 9

3.1 SVPWM原理介绍 9

3.2三相 SVPWM逆变器数学模型 9

3.3 SVPWM的控制策略 10

第四章 风力发电网侧变流器仿真 12

4.1 MATLAB的仿真模型及波形 12

4.2 本章小结 16

结论与展望 17

致谢 18

参考文献 19

第一章 引言

1.1 研究背景和意义

我们的生产生活需要各种能源，能源的发展才能使我们的社会文明得到进一步得发展。社会在进步，各种经济体制也在改革，那么人们的生活消费也要随之增长，能源的短缺成为阻碍社会生产生活进步的一大阻碍^[1]。许多国家已经意识到这种问题的严重性，寻找可再生能源，进一步扩大能源产业是解决目前能源危机的一大办法^[2]。

风能的出现，无疑是人们眼中的“救命稻草”，自从它被认为是可以发展的能源之一。人们对它越来越重视，它在电能转化的过程中，无污染，效率高的特点，是研究者们眼中的曙光^[3]。简单来说，风力发电的原理是利用风的动能，通过能够将风能转变的设备，将其转变为可用的能量，然后再把得到的能量再进行一次转换，得到可以使用的电能^[4]。在《全球风能展望 2010》的报告中曾经提出来这样一条调查：“如果把世界范围内的风能全部利用起来，那么不但可以提供全球的每日需求，还能够减少温室气体的排放^[5]。调查中指出如果到2020年全球的风能装机容量能够达到10亿kw，那么将会有15亿吨的CO2减少对地球环境的干扰。换句话说，这相当于在原先“哥本哈根协议”中发达国家对2020年所承诺的节能减排量的50%—75%。进一步说，假设到了2030年，全球有23亿kw的装机容量的话，将会减少340亿吨的碳排放到空气中^[6]。

可是风力发电是把双刃剑，我们不能只看到它的优点，从而忽略了它的弊端^[7]。各个地方的风能不同，加上风能本身密度比较低，稳定性也比较差，这就导致了风能不能跨区域使用这一弊端。解决这样的问题，就得研究出一种有效的控制方法，来实现风能的跨区域使用^[8]。就现在来说，比较流行并广泛应用的风力发电机组有直驱式发电机组和双馈式发电机组。这两种发电机组都离不开网侧变流器，所以这一器件在风力发电过程中起着举足轻重的作用^[9]。

变流器将发电机中将的交流电和直流电相互转变，最后并入电网，在整个风力发电系统中起着非常关键的作用。所以，变流器不仅能够发挥能量交换传输的作用，还能够在故障期间，减缓电机侧和电网侧变流器的相互影响。除此以外，它还能够根据系统设定在不同情况下运行，满足运行过程中的需要^[10]。

经过一系列的分析，网侧变流器是风力发电的关键。所以本文对其的仿真研究也是有必要的，对今后的风力系统发展有一定的参考意义。

1.2对风力发电技术的发展调查

新世纪以来，人们对风力发电产业的预判已经远远跟不上其发展的速度，已经成为现在的热点。2011，风力发电产业在世界市场有了巨大进展。世界范围内的容量已经达到1800多万kw，累计容量已经突破2亿kw，达到2.15亿kw。中国是排名前五位的国家^[11]。

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