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直驱风力发电技术是当前风力发电技术的重要研究方向。直驱风力发电系统中,变流器是发电机所发电能馈送至电网的唯一通道,它是将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置,它能实现对发电机输出的电流、功率因数等的快速调节,减少对电网的谐波污染,是直驱型风力发电系统中的重点和难点,它对整个系统的稳定、高效运行很重要,掌握这项技术,对于推动我国风力发电事业的发展,增强风力发电领域的自主创新能力,具有十分重要的意义。
本文介绍了直驱型风力发电系统的组成结构,把整个风力发电系统分成了风机、永磁同步发电机、控制系统、并网变压器和断路器。并详细分析了变桨距控制系统、机侧可控整流系统和网侧逆变系统的实现方法及各个系统之间的联系。阐述了三电平空间矢量的控制算法原理,讨论了直驱型风力发电系统的稳态和暂态数学模型,并介绍了两种模型下的控制策略。本文采用的是基于电网电压定向的电压、电流双闭环矢量的控制策略设计了以TMS320LF2407DSP芯片为核心的直驱型风力发电变流器控制系统,给出了系统的主电路、检测电路、驱动控制电路和保护电路等硬件电路。对基于DSP的SVPWM矢量控制系统进行了软件设计,给出了各个模块的子程序流程图。最后,在MATLAB/SIMULINK的仿真平台上建立了控制系统各部分的仿真模块,为了简化模型,以可控的电压源代替了永磁同步电机的输出,主要对网侧变流器进行了建模,然后对仿真模型进行了仿真,通过仿真结果,验证了本系统结构和控制方案的正确性和可行性。