1、隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家開始意識(shí)到可再生能源的重要性，對(duì)可再生能源的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，尤其以風(fēng)電為代表，從1990年來(lái)每年有30％的增長(zhǎng)速度。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)作為變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主流機(jī)型，具有變頻器容量小、性能可靠等特點(diǎn)，得到了廣泛的研究。其中直接功率控制策略(DPC)因具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能及簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu)而得到了廣泛關(guān)注。DPC控制策略直接以有功、無(wú)功功率作為運(yùn)

2、行中的控制變量，即使在不平衡電網(wǎng)下亦可保持有功、無(wú)功功率的恒定，在DFIG風(fēng)電系統(tǒng)中具有很大應(yīng)用潛力。然而傳統(tǒng)基于查詢開關(guān)表的DPC(LUT-DPC)存在功率波動(dòng)較大、電流富含諧波、開關(guān)頻率不固定等問(wèn)題，需要改進(jìn)。因此，為增強(qiáng)DFIG系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行能力，本文針對(duì)理想的平衡電網(wǎng)情況以及電壓不平衡電網(wǎng)情況，對(duì)DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論及以及基于DPC的改進(jìn)控制策略進(jìn)行了深入的理論分析、仿真建模和實(shí)驗(yàn)研究，。
　　由于DFIG背靠

3、背式雙PWM變換器通過(guò)直流環(huán)節(jié)相連接的特性，本文對(duì)DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變換器和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器分別單獨(dú)進(jìn)行研究，并在最后進(jìn)行了整機(jī)協(xié)調(diào)控制。
　　首先，對(duì)理想平衡電網(wǎng)條件下的網(wǎng)側(cè)及轉(zhuǎn)子側(cè)變換器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，由于控制策略研究的需要，分別給出了兩相靜止αβ坐標(biāo)系以及兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。針對(duì)LUT-DPC的缺點(diǎn)，提出了低復(fù)雜度模型預(yù)測(cè)直接功率控制策略(LCMP-DPC)和基于反推算法的直接功率控制策略(BS-D

4、PC)。文中，對(duì)LCMP-DPC進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析并給出了具體的實(shí)現(xiàn)方法，該方法可在保證快速動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)減小功率波動(dòng)。而后，對(duì)反推算法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并將其與DPC相結(jié)合，利用SVM技術(shù)解決了開關(guān)頻率不固定的問(wèn)題。文中對(duì)兩種方法均進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，最后將兩策略的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果與LUT-DPC及傳統(tǒng)的矢量控制(VC)進(jìn)行了比較研究，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)證明了兩種方法的正確性和有效性。
　　其次，在不平衡電網(wǎng)條件下，分別對(duì)DFIG網(wǎng)

5、側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器進(jìn)行了建模，分析了不平衡電網(wǎng)條件對(duì)傳統(tǒng)控制策略的影響，并提出了改進(jìn)的控制目標(biāo)。仿真和實(shí)驗(yàn)研究證明了該改進(jìn)直接功率控制策略的正確性和有效性。
　　之后，針對(duì)DFIG整個(gè)系統(tǒng)，采用預(yù)測(cè)直接功率控制(P-DPC)進(jìn)行了整機(jī)的協(xié)調(diào)控制仿真和實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明了該方法具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)性能。
　　最后，本文簡(jiǎn)單介紹了一臺(tái)3kVA的DFIG的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件構(gòu)成，并進(jìn)行了上述各控制算法的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研