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基于永磁同步发电机的直驱型风力发电系统在性能、可靠性、成本及低电压穿越等方面具有一定的优势,一般使用背靠背双PWM变流器,控制灵活,国外在技术及产品方面已经比较成熟,而国内还处于技术引进阶段,产品性能与国外尚有一定差距。本文围绕基于双PWM变流器的直驱风力发电系统展丌研究。针对直驱风力发电系统采用PI控制策略的不足,将内模控制应用于直驱风力发电系统的控制中。分别设计了永磁同步发电系统机侧变流器电流内环内模控制器、网侧变流器电流内环内模控制器,对内模控制进行了深入研究与探索,并在仿真试验平台上进行了仿真验证,得到了一些重要结论。 首先,本文构建了基于背靠背双PWM全功率变流器的直驱型永磁同步风力发电系统仿真模型,介绍了直驱型永磁同步风力发电系统的工作原理和控制策略,为后续章节的研究奠定了理论基础。介绍了永磁直驱风电系统各个模块的组成以及各自的工作原理,重点对卸荷电路的控制进行了分析。 其次,对内模控制的基本原理作了详细介绍,给出内模控制的主要特性及优点。根据内模控制器的设计方法基于永磁同步发电机数学模型设计了永磁直驱风力发电系统机侧变流器电流内环内模控制器和网侧变流器电流内环内模控制器;依据系统控制框图搭建了采用内模控制的永磁直驱风力发电系统。分别对风速恒定、风速变化、电机参数变化三种情况对PI控制和IMC控制对比仿真,验证了内模控制在风电系统的可行性和控制效果。 最后,搭建了2kW永磁同步风力发电实验平台。