摘要：当今社会能源危机已经不是一天两天的问题，而且由于燃煤燃气，致使中国现当今的空气质量每况日下，近来北京更是连续90多天持续笼罩于雾霾之下，由此可见，清洁能源的研发和推广成为重中之重，新能源技术的发展关乎国家的前途，民族的未来。中国五大电力集团都有新能源投资部门，其中，风能作为新能源的重要组成部分，得到了极大地重视。但是令人遗憾的是，我国的总体在风电领域的产权水平相对于那些在风电发展比较早的发达国家来说，还是比较落后的，基础的部件比如说机的叶片，齿轮箱，发电机等已经差不多实现完全国产化，但是，变流器、控制系统以及高级齿轮箱等在很大程度上还是需要依赖进口的。

    本文采用了不控整流环节与Boost升压斩波环节以及双重并联的PWM逆变环节，先将整流部分、斩波部分以及逆变部分的各自的原理进行详细的阐述，通过适当的罗列公式以及展示图表等，详详细细的表述了各个部分的原理。然后，又将系统各个部分的最优控制进行了详细的阐述，通过最优控制的分析，将系统进行充分的优化，使其满足设计需求。最后，将设计的变流器在matlab上进行了一系列的仿真，通过系统的设计，模块的搭建，以及参数的设定，按部就班的将系统各个部分的各个功能通过simulink的各个模块表现出来，并进行了验证。

关键词    电力系统,风力发电,MatLab,PWM

 

目录

摘要

ABSTRACT

1. 绪 论-1

1.1 论文研究背景及意义-1

1.1.1 国外的风力发电行业的发展背景及其近况-1

1.2 并网风力电发系统发展现状-2

1.2.1 基于恒速恒频风力发电机的系统原理及优缺点-3

1.2.2 基于变速恒频风力发电机的系统的原理及优缺点-4

1.3 主要变流电路-6

1.3.1 双馈型变流器-6

1.3.2 直驱型变流器-8

1.4 本文主要研究内容-9

2. 适合直驱并网系统的变流电路及其数学模型-11

2.1 直驱风电变流系统梗概-11

2.2 适合直驱风电系统变流器的研究-11

2.2.1 不控整流环节+晶闸管逆变器环节+无功补偿系统环节-11

2.2.2 不控整流环节+电压源PWM逆变环节-12

2.2.3 不控整流环节+PWM电流源型逆变环节-13

2.2.4 不控整流环节+升压斩波（Boost）环节+PWM电压源型逆变环节-13

2.3 变流器数学模型-14

2.3.1 基于(a,b,c)坐标系数学模型-14

2.3.2 (d-q)坐标下的数学模型-18

3. PWM变流器的控制策略及优化设计-20

3.1 主电路设计-20

3.1.1 主电路结构说明-20

3.1.2 工作原理-21

3.2 整流电路的工作原理-21

3.2.1 基本原理-21

3.2.2 主要数量关系-22

3.3 斩波电路工作原理-23

3.3.1 基本原理-23

3.3.2 关于斩波电路并联-24

3.3.3 斩波电路的控制原理-24

3.3.4 控制系统的改进-25

3.4 逆变电路的工作原理-25

3.4.1 基本原理-25

3.4.2 数学模型与功率控制-27

3.4.3 功率控制模型-28

3.4.4 直、间接电流控制比较-28

3.4.5 参数计算-31

4.MATLAB建模与仿真-33

4.1 MATLAB简介-33

4.2 电源及整流部分的仿真-34

4.3 BOOST升压斩波部分的仿真-35

4.4 逆变环节的仿真设计-38

4.5 总设计拓扑及仿真-42

5.结论-45

参考文献-46

致谢-47