基于预测控制的风机变流器的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第5期皋电力V01．36No．5EastChinaEIectricPower2008年5月Mav2008基于预测控制的风机变流器的研究许莹莹，张建辉，宋平岗(华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013)摘要：针对目前风机发电系统中变流器常规控制方法的不足，设计了一种新型的基于电压预测控制的风机变流器。采用MATLABSIMULINK完成了系统建模和仿真，以TMS320LF2407ADSP为控制器进行了实验分析，结果验证了方案的可行性和优越性

2、。关键词：风机变流器；电压预测；控制方法基金项目：国家自然科学基金资助项目(50577025)作者简介：许莹莹(1982一)，女，硕士研究生，研究方向为电力系统及其自动化。中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1001-9529(2008)05-0060-04Researchonwindturbineconvertersbasedonpredictivecontrolxu一，ZHANGJian—hu，SONGPing—gang(SchoolofElectricalandElectronicEngin

3、eering，EastChinaJiaotongUniv．，Nanehang330013，China)Abstract：Tosolvethedefectsinthetraditionalcontrolmethodofconve~ersinthewindturbinegeneratingsystem，anovelwindturbineconverterbasedonpredictivevoltagecontrolwasdesigned．TheMatlabSimulationwasusedforsystemm

4、odelingandsimulation，andtheTMS320LF2407ADSPwasusedasthecontrollerforexperimentalanalysis．Theresuhsprovethemethodfeasibleandeffective．Keywords：windturbineconverter；voltageprediction；controlmethod在风机发电系统中，变流器至关重要，因此研速可在风速变化的情况下进行实时调节，使之总究风机变流器的控制方法，使风机发电系统提

5、供是运行在最佳转速上，从而最大限度地利用风能，更加优质、可靠、稳定的电能，对于改善和提高风获得较大的能源变换效率，优化风机运行条件。力发电性能、调整能源结构、保护生态环境、实现这种系统必须使用电力电子变流装置，将变频变国民经济可持续发展都有着重大的意义。压的电能变换成定频定压的电能，这样才能供用户使用或进行并网。由此可见，电力电子变流装1风机变流器模型置决定着系统发出的电能质量的好坏。正是在这由于风力是一种具有随机性、爆发性、不稳定性个意义上，本文着重对单相离网型风机变流器的特征的能源，风速是经常变化的，

6、所以变速风机发电控制方法展开研究。系统应用较为广泛。其通常包括以下几个模块：风用于风机发电系统中三相发电机定子侧的变机、发电机、变流器及控制系统。如图1所示。流器结构与传动系统中的变流器相似，由三相桥式整流、逆变电路组成。为便于控制算法分析，采用如图2所示的简化逆变器模型l2来研究风机变流器的控制方法。2基于电压预测控制的风机变流器2．1风机变流器电压预测控制方法图1变速风机发电系统的典型结构，在风机变流器的控制方法中，PWM(脉宽调在该系统中，使用定桨矩变速风机，使风机转制)不仅作为一种可靠可行的控制方

7、法，而且还维普资讯http://www.cqvip.com许莹莹，等基于预测控制的风机变流器的研究+OVector、2一R+2一2简化逆变器模型图3单相电压型逆变器电压空I司矢量要能够减少谐波成分，改善逆变器输出电能的质开关周期[n，n+1]时，上述方程可以写成离散形量。常规的控制方法有谐波消除法、电流滞环法式引：和空间矢量法。谐波消除法不利于解决高次谐波[n+1]：Vo[n+1]+[_的问题，而且计算量较大；电流滞环控制对电流的响应快速，这种特点对输入功率变化较快的系统，(2)例如变速风机发电系统非常有

8、利。但是由于该方V[n]、Vo[n]分别为[n，n+1]周期内逆变器法需要快速数据处理、快速A／D转换和精确电流输出平均电压和负载平均电压。i[n+1]和i[n]监测而大大增加控制系统的成本。在电压预测控均是采样点的电感电流，如图4所示。制的基础上，使用空间矢量控制可以使逆变器的输出品质更高，谐波畸变率更低。空间矢量控制的原理是根据所需逆变器输出电压，找出最合适的IGBT开关状态。4传统预测控制器的时I司顺序如图2所示的简化逆