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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
$ W9 d# S- a7 ~- w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
% J& U! ^- R1 |' S2 B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
+ c& Z6 d8 M+ H4 S论分析与实验验证,同时研究了双重结构的高频谐波抑制。4 H- J W$ d0 H
论文 所 做 工作概括如下:5 A$ {* M3 ?* c5 K! k6 g7 c7 Y. 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
$ L& b; {3 r- M' i要 求 。
1 Y; n0 G) ?& G# T/ d# A7 h% [, r2. 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! J1 ?. n) e% h
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
8 L7 [; w( x* f: V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
: G1 N5 M6 o: w4 `, B5 f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
. S& ^# D2 M0 P, B% d1 |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% _ r) ?, p" k3 B8 `$ |
空间 矢 量 合 成 的谐波抑制方法。
8 S7 ^0 N: i @& G; R0 }9 y3 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 B* u. ^' d
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
: w6 k/ l. w9 ~6 `9 G4 r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
1 V% V$ L9 Z0 ]. G; N* m+ R5 _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、
# s0 e! a$ T0 T1 b! g% z* c- l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
9 y; N7 H" @7 j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
5 n% x" ]" b% X- q! J: ?1 T5 l2 f9 ?计 。
3 o: y' V; o S9 f% x4. 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
! N o+ L9 g/ x, J0 K, ?" p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 z* K8 [- O. p& Z6 A' U
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- Q+ s% ~/ h3 i v5 q# N
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 e9 {% I- k- v& g3 ]% X* m
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
! q2 o; p/ G1 ]* Z/ }! A2 |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;
4 ~) o3 X' I4 Z* o$ T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,
3 Y2 W- N+ }* z* z, L6 X7 T3 J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: T4 }: ^5 e1 x5 s! J: \6 C% |9 p
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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