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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+ ~( D j9 T% F! a
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‘ 1.2MW4 j% c( l" g' z& _1 B! ]& M
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' K" e! d9 S- q/ c. d2 r2 o
论分析与实验验证,同时研究了双重结构的高频谐波抑制。
% m& r" {8 J- k; Q论文 所 做 工作概括如下:# S- Z! F% [- i
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
, ]. C) L3 L# W' m+ a. M要 求 。
$ ?7 D! J4 y' @" C3 Y2. 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
+ c- `8 U w( w/ y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
) D& j: b4 d; d+ j' C- K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
5 K* s% d! |6 ~% Y/ ~- w/ b' N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" \. u. ? z6 K% g H3 _) c
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) t, @. s. N" K" i7 a4 v; ~
空间 矢 量 合 成 的谐波抑制方法。. R- R5 `( a/ C* O7 a' r0 y
3 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,! `/ R- U$ @. t! L! L
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3 p; z& z, s5 a `: J s" O
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
; G1 U9 g/ k i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、# n% V: [1 U# o1 j3 z6 [5 |
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
% E7 q* l: ]- {/ j3 w S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
" Y) D/ z, M1 T5 @2 L) _( d计 。+ F) `; v |* ?& O6 C+ Y
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
; t7 V- j$ O, ~: i! h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 D! }: M! M& n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DSP6 Q$ x# {. p: n$ h' ~9 a5 k
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。
" L J5 a7 U7 M% A3 s5. 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
3 S1 F; |! i9 X9 \. A3 ]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;
9 e% U$ T. {1 t: k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,
" f+ @9 i. Z3 U& c& ~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
( I0 w% G, `% Z8 ?- tPW 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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