基于直驱风力发电系统的准Z源逆变器研究

发布时间：2017-03-25 19:13

  本文关键词：基于直驱风力发电系统的准Z源逆变器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着地球能源危机的问题日益严重,包括风能在内的各种可再生能源发电并网技术成为当前研究的热点,各种新型的功率变换拓扑应用到风力发电系统中,准Z源逆变器就是其中比较突出的一种。准Z源逆变器同时具有升降压的能力,而且在单级拓扑中就能实现,很好的克服了传统的电压型逆变器的局限性,因此能够获得更高的可靠性,更高的效率和更好的经济性,应用到风力发电系统中有很大的优势,本文主要研究准Z源逆变器在直驱永磁同步风力发电系统中的传统线性化控制方法和带阻感负载条件下准Z源逆变器的模型预测控制。论文首先介绍了准Z源逆变器的拓扑结构和准Z源逆变器的工作原理,并且利用它的工作原理和数学关系对它进行了数学建模,得到了它的小信号模型,并且得到了系统的简化版的小信号模型框图,获得了逆变器直流电压直通占空比D之间的传递函数和准Z源阻抗网络电感电流与直通占空比D之间的传递函数。针对直驱永磁风力发电系统,对风力机和永磁同步发电机进行了建模和仿真,介绍和仿真验证了系统中的锁相环的工作原理,得出变速恒频风力发电系统获得最大风能利用率的条件。研究了该风力发电系统中准Z源逆变器传统的线性化控制并网技术,使用爬山搜索法实现系统的最大功率点追踪。网侧与传统三相逆变器控制方法相同,采用电网电压定向控制和前馈解耦控制,设定电网无功功率为0,使得准Z源逆变器运行在单位功率因数的状态,通过准Z源逆电感电流内环和电容电压外环的双闭环控制,通过快速调节直通占空比的输出D,结合网侧逆变并网得到的两相静止坐标系下的电压分量,介绍了准Z源逆变器不同的SVPWM调制方式以及模型预测控制的基本原理,针对准Z源逆变器的有效状态、零状态和直通状态三种运行状态建立等效模型和离散化的数学模型,运用Matlab/Simulink实现了带阻感负载的准Z源逆变器的模型预测控制,系统输出能精确的跟踪给定的参考值和很高的输出精度,有很好的应用前景。最后,运用准Z源逆变器的分段直通空间矢量脉宽调制技术,维持逆变器直流侧电压的稳定,对风速改变的条件下直驱风力发电系统的运行情况进行了仿真研究,控制策略的正确性和有效性得到了验证。
【关键词】：风力发电 准Z源逆变器 并网技术 模型预测控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 风力发电系统研究现状12-15
• 1.3 Z源/准Z源逆变器研究状况简介15-17
• 1.3.1 Z源/准Z源逆变器研究背景15-16
• 1.3.2 Z源/准Z源逆变器调制方式和控制策略16-17
• 1.4 课题来源和研究内容17-19
• 1.4.1 Z源/准Z源逆变器研究背景17
• 1.4.2 研究内容17-19
• 第2章 直驱式永磁同步风力发电系统19-28
• 2.1 直驱式永磁同步风力发电系统拓扑结构简介19
• 2.2 风力机的建模与分析19-25
• 2.2.1 风力机的功率特性20
• 2.2.2 风力机的基本原理20-25
• 2.2.3 风力机的运动学方程25
• 2.3 永磁同步发电机的数学模型与分析25-26
• 2.4 风力发电系统锁相环(PLL)26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 准Z源逆变器的原理和模型28-36
• 3.1 准Z源逆变器的工作原理28-30
• 3.2 准Z源逆变器的数学建模30-34
• 3.3 准Z源网络参数的设计34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 准Z源逆变器风力发电系统控制技术36-58
• 4.1 准Z源逆变器的并网控制设计36-39
• 4.1.1 电网电压定向的矢量控制36-38
• 4.1.2 直通占空比D闭环控制38-39
• 4.2 准Z源逆变器的SVPWM控制技术39-47
• 4.3 准Z源模型预测控制的研究47-54
• 4.3.1 模型预测控制的基本原理47-48
• 4.3.2 准Z源系统预测模型分析48-51
• 4.3.3 准Z源系统模型预测控制的实现51-54
• 4.4 MPPT条件下的系统仿真分析54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录65-66
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目66-67
• 附录C 准Z源逆变系统模型预测控制主程序67-68

  本文关键词：基于直驱风力发电系统的准Z源逆变器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：267656