目前的潮汐电站机组采用定转速运行方式,但由于电站水头变幅较大,机组大部分时间运行于非最优工况,导致运行效率低、振动和磨损严重等问题。随着变流器容量的增加,潮汐水轮发电机组采用全功率变流成为可能。因此,本文提出全功率变流的可变速永磁同步潮汐发电系统,利用全功率变流器实现发电机组根据水头和负荷变化调整转速,以提高运行效率,改善运行工况。主要内容如下:(1)提出采用永磁同步电机和全功率变流器实现潮汐发电机组变速运行的方法,介绍了可变速潮汐发电系统运行原理,建立了可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统控制对象的数学模型,包括引水系统、非线性水轮机、永磁同步发电机和全功率变流器数学模型。(2)根据潮汐变速机组的需要,分别提出了水轮机、机侧变流器、网侧变流器的控制策略,对机组转速调节器采用PID控制,对发电机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制以控制机组输出有功、无功功率,对电网侧变流器采用电网电压定向矢量控制以实现直流母线电压的稳定。(3)根据建立的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统数学模型,在Matlab/Simulink平台搭建系统仿真模型,仿真分析了给定功率增加和减小时各个相关量的变化情况,仿真结果表明所建模型可准确反映系统动态特征,所采用的控制策略可使机组输出功率跟随功率给定值变化,同时使水轮机运行在最优工况点,验证了模型的正确性和控制策略的可行性。(4)由于精细模型仿真时间过长,为减小仿真时长,对精细模型中的发电机及其控制系统进行简化,仿真结果表明简化模型和精细模型动态过程、稳态过程基本一致,但仿真步长由5×10-6s增大到1×10-3s,在同等硬件和软件条件下仿真时长由3.0703h减小到53.93s,验证了简化模型的正确性,为进一步的研究奠定了良好的基础。