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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$ V i( m: o9 \! q
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' f4 F; J: X1 `/ p) Q( A7 a0 ]3 ]; e
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1 k0 E' R5 [+ B" u6 _9 w8 T
论分析与实验验证,同时研究了双重结构的高频谐波抑制。
7 e+ K4 X* F) N# N8 X* |* Z A论文 所 做 工作概括如下:5 T) l$ z! B2 d3 [9 |
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2 ^- s- g! | i. B
要 求 。
4 |/ _: F' E$ m# b- G2. 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7 A: L; D" V5 }/ s
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
% s3 t) v, F, w5 w2 P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
3 F g0 F; r% x/ ^! e h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
6 ^0 }& A6 h, ?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, H. ? C+ [, ?2 b
空间 矢 量 合 成 的谐波抑制方法。
, n0 b, U8 V2 _8 b3 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,
" H# E( ~* ^( y/ w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
- e/ U: J! G$ p, o1 D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
( D; q& z+ }$ @" b8 k' B, b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、
- Z" l: O% G3 J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
- _ a" w# m: K4 }1 R$ C+ Y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
c% r) L, F) x- K0 E计 。
3 X3 @' |5 ~( y ?" E! Y/ I4. 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
8 R' k5 g" c$ a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- D& @' B: |7 z2 t8 D# C
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% v+ l' Z3 l m$ d: s; \5 K$ _0 Z
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。
- }4 Q4 Q0 X$ Y7 E2 R7 W5. 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4 h- ~6 t1 k" x) I! e+ a# ~
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; {1 [1 {) I) w7 ?$ u" M% |
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,& U- z, S, m2 X$ c2 [
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1 D, i" P0 w& f1 V- K V" T
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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