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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
* j, u/ H; ]1 J: s$ H P& u j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
: F, W6 i5 d3 \4 g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
/ V: p; f; s! ?" I! W: 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。) J; V' O4 G4 z
论文 所 做 工作概括如下:
0 V4 q' C$ \% D s2 D$ ]9 m2 h3 D1. 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
8 x/ w1 Q0 F( n要 求 。+ T+ x2 [# ^& E
2. 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
% @# \, `/ {. d$ a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) q5 J- c6 k- s0 Q7 E
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& _& |+ @9 }$ N) w9 n+ Y$ 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1 n; F& b; t8 b6 Q5 ?* @/ 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
( T" X- u) z( e; I) l: e6 \, s8 u- Y空间 矢 量 合 成 的谐波抑制方法。
3 |- A: k/ }! J3 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,1 E5 a4 c, c& d4 ]3 M1 \$ }
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
7 V: F5 f0 @6 q9 e4 ], A2 l$ ]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+ |5 |1 v* {; e1 R. l& T
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、
1 e, d( w8 u- e0 k, a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
7 R4 ~1 R( |$ i. E7 Z" O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 `; P# l- `8 X. z计 。
( |( Z2 n, {# A5 H3 ?9 \9 @; p4. 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! j+ J* Z' O5 `% o3 ^( 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
/ ]0 ~. V; Z7 M; j! H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DSP9 b Z/ t5 l# o
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。
' p9 R: m0 J6 e5 s5 n# Y( D5. 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
' P+ _9 J9 p, L) y" L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;
3 E2 g) g5 C+ q% `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,1 e4 S9 C9 J2 M" B- w
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0 n. i- j. x: k$ M0 @7 q0 c' V, r8 k
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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