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论文文献
| 标题: |
风力发电PWM变流器及其控制策略 |
| 作者: |
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| 所属专业方向: |
风力发电控制策略 |
| 摘要: |
中文摘要
风力 发 电 对解决全球能源危机和环境污染问题有重要作用。在广泛了解了风
电系统的基础上，本文以“1.2M W永磁同步电机变速恒频风力发电系统” 为课题
背景对并网应用中的PWM变流器及其控制策略进行了理论分析与实验验证，同时
探讨了双重结构的高频谐波抑制、
论文 首 先 概述了风电发展现状，比较了当前的主流技术:双馈发电机与直驱
多极同步电机交流/直流/交流风力发电系统。课题项目即为后者。在简要介绍系
统的结构特点与控制要求之后，论文重点研究了网侧PWM变流器，阐述了其工作
原理和特点。为了进一步研究控制策略，对控制对象进行了数学建模。本文介绍
了一般无中线系统低频、高频和旋转坐标系下的数学模型，并特别对课题背景中
采用的直流中点接地系统建立了数学模型。针对双重化主电路，论文分析了电流
高频纹波幅值与SPWM谐波，并提出双重化SVPWM对称空间矢量合成的谐波抑制
方法。
针 对主 电 路数学模型，本文研究了共种电流控制策略。矢鼠控制利用直流动、
静态的分析方法设计了控制参数。瞬时电流控制详细论述了控制原理及过程。而
预测电流控制(PCFF)，先通过坐标变换与小信号线性化处理得到系统的连续时不
变线性方程，再据此对系统作稳态分析并求得传递函数阵。此外论文还介绍了直
流电压控制与针对中点接地系统的电压补偿环节，对实际大功率系统做了MatLab
仿真以验证控制方法及设计参数。
在理 论 分 析与仿真的基础上，本文对上述三种控制策略进行了实验研究，设
计了控制系统的硬件电路和DSP程序。实验结果给出了三种控制方法下的稳态波
形与电流谐波分析，系统动态响应波形和双重化结构谐波抑制的验证。实验结果
与理论分析吻合，表明一定控制下的PWM 变流器具有较好的稳态与动态工作性
能，适用于大功率风力发电应用场合。
关键词:风力发电;PWM变流器;双重化;电流控制策略
分类号: |
| 关键字: |
风力发电;PWM变流器;双重化;电流控制策略 |
| 来源: |
互联网 |
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双 馈 风 力发电机及直驱型多级同步电机交流/直流/交流技术;特别是: B+ @. g3 l# z* l% p- h
作 为课 题 背 景 的后者，本文较为深入的阐述了其拓扑结构特点和系统控制国 家863项目“MW级风力发电机组电控系统研制”为背景，对‘ 1.2MW$ k& L# `- o9 [7 V8 X1 w$ B5 |) _
永磁同步电机变速恒频风力发电系统”中的PWM 变流器及其控制策略进行了理- t f# M8 a1 |3 @! o4 d$ m$ _' W2 R
论分析与实验验证，同时研究了双重结构的高频谐波抑制。+ S M) r" ?1 I
论文 所 做 工作概括如下:
1 P" f; f3 j1 I0 g% ^" ^1. 广 泛 了解了风力发电技术现状;通过查阅大量文献，重点掌握当前
4 r- [5 U! D# R% |# @3 Q要 求 。
& E, ~% s6 d5 u. \% ~ O) P3 D2. 论 述 了PWM变流器的工作原理;为了进一步研究控制策略，本文介绍了
3 K" z: U* \+ z$ K+ T一般 无 中 线 系 统低频、高频和旋转坐标系下的数学模型，并特别对课题背
2 c- h# D4 q3 T, M# m景中 采 用 的 直 流中点接地系统建立了数学模型;此外对并联双重化结构的
4 @* g6 m! Q1 V V9 R" G谐波 抑 制 分 别 从高频纹波幅值分析和SPWM 谐波分析的角度进行了理论7 e! o3 V, }6 I! O @7 d) }/ f5 [ C: x
研 究与 仿 真 ， 并且在SPWM载波移相的基础上提出了双重化SVPWM对称2 T- M+ c: Z: m2 b, {7 s
空间 矢 量 合 成 的谐波抑制方法。
/ R5 y0 f& z1 ^! m3 重点研究了PWM变流器的三种控制策略:矢量控制采用同步PI电流调节，
. ~( e$ Y' r! k, b阐述 了 如 何 按 典型I型和11型系统设计控制参数;瞬时电流控制详细论述/ [1 u$ D7 k( G% Z
了其 控 制 原 理 与过程;PCFF控制通过坐标变换和小信号线性化处理得到连
' u( }3 g* S$ t2 n( k续时 不 变 线 性 模型，可分别求出其稳态解和传递函数阵，进而分析系统动、
; [" x% W, P' W! H0 T7 L( d7 u' {& C静态 特 性 ; 另 外本文还给出了直流电压控制与针对中点接地系统的补偿环! D$ U0 u9 u$ B0 X1 [2 H W
节， 并 用 M a tLab仿真验证了矢量控制与实际项目中大功率系统的参数设1 T9 p" D! ^. s+ T
计 。$ R7 [ }' ^6 X9 y1 h& |
4. 深入了解了实验系统主电路并对其按实验要求进行了改装;学习了控制电
" u/ b4 \ G2 x4 l路的 设 计 方 法 ，参与了控制系统硬件调试，并对控制系统硬件进行了修正4 F2 d% J" m- w( ?3 d! k
以适 应 不 同 的 方法和实验设计参数;编写并调试矢量控制与PCFF的DSP
, D! h1 E- S3 v7 e1 V汇编 语 言 程 序 。其软件结构基本相同，算法实现主要在中断中完成。9 r# b# [6 h. t; s
5. 进行了小功率PWM变流器三种控制策略的实验调试，包括稳态实验、系: q! a3 w3 b: V6 {
统动 态 响 应 和 双重化谐波抑制的验证.稳态实验特别强调了电流谐波分析;$ o5 i4 S: F/ f" e) ]2 o+ r, O
系统 动 态 响 应 主要在两相旋转坐标下研究:实验证实双重化分担系统电流，
2 A" S9 x% D& ]& N* M8 I$ ^6 ~$ K且可 以抑 制 高 频谐波.实验结果与理论分析吻合，表明相应控制策略下4 P6 R7 `- a$ ?8 ]# K: g
PW M 变 流 器 具有较好的工作性能，适用于风力发电变流系统。 |
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狗仔卡
发表于 2009-6-8 17:37:13
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