基于双幂次滑模扰动观测器的电网模拟器设计
发布时间：2021-03-07 15:40
近年来随着大功率系统的广泛使用,对于风力发电系统并入电网的标准变得越来越高,当电网出现故障时仍要求风力发电系统能持续并网运行,所以需要研究其在不同故障下的运行状况。但是通常电网的输出的都为标准的三相正弦电压,各类电网故障并不多见。因此,为了测试并网设备,研究出能够模拟各类电网故障的电网模拟器具有重要价值。本文的主要研究重点包括:1、分析电网模拟器的工作原理和功能要求并对整流侧进行设计。2、研究了逆变侧的控制策略并进行改进。3、分析了逆变器中存在的死区问题并进行补偿。具体如下:1、首先,分析了风力发电与电网模拟器技术的研究现状,根据目前电网存在的故障,制定了电网模拟器的主要功能要求例如模拟三相电压不平衡、电压幅值突变变等。同时介绍了电网模拟器的整流侧,并给出了设计方案。2、接着,给出了电网模拟器的逆变侧的设计方案。首先针对传统滑模控制时存在的抖振问题,提出一种改进的双幂次趋近律,然后基于双幂次完成了控制器的设计,最后通过仿真证明了双幂次滑模控制器消除抖振的有效性。3、然后,在电网模拟器的控制中,针对逆变侧中存在的死区问题,提出一种基于DOB（扰动观测器）的死区补偿方法,首先对其原理进行介...
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2017年全球风电新增装机容量及增速Fig.1-1Newinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017
上海电机学院硕士学位论文-2-图1-12001-2017年全球风电新增装机容量及增速Fig.1-1Newinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017图1-22001-2017年全球风电累计装机容量及增速Fig.1-2Cumulativeinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017全球各国的风电发展态势如表1-1和表1-2所示，中国的新增装机容量占全球的37%，累计装机容量占全球的35%。这两项数据都位于全球第一，且遥遥领先其他区域。因此，不管是从全球风电的累计装机容量还是新增装机容量这两个角度来说，中国都可以被称为全球第一风电大国。
上海电机学院硕士学位论文-4-整阶段(2011-2013)、稳步增长阶段(2014-至今)。图1-3显示了我国风电产业在各个阶段不同程度的发展状况。如图所示，我国风电发展先后经历了2005-2010，2013-2015两个高速发展期，但是为了遏制了行业过热以及转变产业的发展模式，新增装机容量有所波动。虽然2016、2017两年新增装机容量有所下降，但总的来看近十年来我国风电技术保持着稳定高速的发展，而且由之前的重规模、重速度转变为如今的重效益、重质量。图1-32001-2017年中国风电累计装机容量及增速Fig.1-3CumulativeinstalledcapacityandgrowthrateofwindpowerinChinafrom2001to2017但是与丹麦、荷兰等世界发达国家相比，我国的风电技术发展仍存在巨大差距。技术的落后使得我国风电并网容量受限，安全并网也受到考验。我国在十三五能源发展规划中提出要大力发展风力发电技术，提高风电并网容量和消纳能力。在中国能源展望2030报告中表示在2030年要将风电累计装机量提升到450GW。1.3电网模拟器研究的必要性1.3.1风力发电并网的挑战虽然风力发电技术得到大力推行，但是如何消纳这些大量的风能，将其友好安全并入电网仍存在一些问题[7]：(1)风电并网不能直接进行，必须借助并网逆变器对风能产生的电能进行转换后方可并入。但是并网逆变器的加入，会使得电网出现谐波、三相电流紊乱等问题[8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划[J]. 刘天琪,曾红,何川,苏学能,胡晓通,艾青,卢俊. 电力自动化设备. 2019(08)
[2]永磁无刷直流电机的比例谐振控制[J]. 朱明祥,王鑫,孙红艳,慈文彦,姚伟星. 电气传动. 2019(07)
[3]永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪改进型积分滑模控制[J]. 方云熠,曾喆昭,王可煜,刘晴. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[4]永磁同步电机电流谐波抑制策略[J]. 李帅,孙立志,刘兴亚,安群涛. 电工技术学报. 2019(S1)
[5]基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制[J]. 宋绍剑,阳喜,刘斌,廖碧莲,宋春宁. 中国电力. 2019(12)
[6]永磁同步电机电能质量分数阶滑模控制[J]. 熊林云,王杰. 中国电机工程学报. 2019(10)
[7]直驱式风力发电机组并网友好控制技术研究[J]. 廖梦君,郭琦,罗超,韩连山. 电力电子技术. 2019(05)
[8]开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法[J]. 苏锦智,张继鹏,安群涛,付荣华. 电机与控制应用. 2019(05)
[9]功率硬件在环仿真系统性能分析[J]. 杨向真,孙麒,杜燕,苏建徽,汪飞. 电网技术. 2019(01)
[10]基于滑模控制的新型双准Z源NPC型五电平逆变器并网控制策略[J]. 李涛,程启明,程尹曼,孙伟莎,陈路. 电力自动化设备. 2019(01)
博士论文
[1]双馈风力发电系统友好并网运行控制策略研究[D]. 王霄鹤.浙江大学 2019
[2]基于定子侧不控整流的双馈风力发电机直流并网控制策略研究[D]. 吴超.浙江大学 2019
[3]蓄电池并网放电系统关键技术研究[D]. 李春鹏.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]基于模糊PI滑模控制的电网模拟器研究[D]. 李修旋.上海电机学院 2019
[2]基于滑模变结构控制的逆变器设计与实现[D]. 杨洋.长春工业大学 2018
[3]无刷直流电机功率硬件在环模拟器设计[D]. 崔昊天.北京工业大学 2017
[4]大功率电网模拟装置的研制[D]. 吴帅.北京交通大学 2012
本文编号：3069379
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2017年全球风电新增装机容量及增速Fig.1-1Newinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017
上海电机学院硕士学位论文-2-图1-12001-2017年全球风电新增装机容量及增速Fig.1-1Newinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017图1-22001-2017年全球风电累计装机容量及增速Fig.1-2Cumulativeinstalledcapacityandgrowthrateofglobalwindpowerin2001-2017全球各国的风电发展态势如表1-1和表1-2所示，中国的新增装机容量占全球的37%，累计装机容量占全球的35%。这两项数据都位于全球第一，且遥遥领先其他区域。因此，不管是从全球风电的累计装机容量还是新增装机容量这两个角度来说，中国都可以被称为全球第一风电大国。
上海电机学院硕士学位论文-4-整阶段(2011-2013)、稳步增长阶段(2014-至今)。图1-3显示了我国风电产业在各个阶段不同程度的发展状况。如图所示，我国风电发展先后经历了2005-2010，2013-2015两个高速发展期，但是为了遏制了行业过热以及转变产业的发展模式，新增装机容量有所波动。虽然2016、2017两年新增装机容量有所下降，但总的来看近十年来我国风电技术保持着稳定高速的发展，而且由之前的重规模、重速度转变为如今的重效益、重质量。图1-32001-2017年中国风电累计装机容量及增速Fig.1-3CumulativeinstalledcapacityandgrowthrateofwindpowerinChinafrom2001to2017但是与丹麦、荷兰等世界发达国家相比，我国的风电技术发展仍存在巨大差距。技术的落后使得我国风电并网容量受限，安全并网也受到考验。我国在十三五能源发展规划中提出要大力发展风力发电技术，提高风电并网容量和消纳能力。在中国能源展望2030报告中表示在2030年要将风电累计装机量提升到450GW。1.3电网模拟器研究的必要性1.3.1风力发电并网的挑战虽然风力发电技术得到大力推行，但是如何消纳这些大量的风能，将其友好安全并入电网仍存在一些问题[7]：(1)风电并网不能直接进行，必须借助并网逆变器对风能产生的电能进行转换后方可并入。但是并网逆变器的加入，会使得电网出现谐波、三相电流紊乱等问题[8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划[J]. 刘天琪,曾红,何川,苏学能,胡晓通,艾青,卢俊. 电力自动化设备. 2019(08)
[2]永磁无刷直流电机的比例谐振控制[J]. 朱明祥,王鑫,孙红艳,慈文彦,姚伟星. 电气传动. 2019(07)
[3]永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪改进型积分滑模控制[J]. 方云熠,曾喆昭,王可煜,刘晴. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[4]永磁同步电机电流谐波抑制策略[J]. 李帅,孙立志,刘兴亚,安群涛. 电工技术学报. 2019(S1)
[5]基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制[J]. 宋绍剑,阳喜,刘斌,廖碧莲,宋春宁. 中国电力. 2019(12)
[6]永磁同步电机电能质量分数阶滑模控制[J]. 熊林云,王杰. 中国电机工程学报. 2019(10)
[7]直驱式风力发电机组并网友好控制技术研究[J]. 廖梦君,郭琦,罗超,韩连山. 电力电子技术. 2019(05)
[8]开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法[J]. 苏锦智,张继鹏,安群涛,付荣华. 电机与控制应用. 2019(05)
[9]功率硬件在环仿真系统性能分析[J]. 杨向真,孙麒,杜燕,苏建徽,汪飞. 电网技术. 2019(01)
[10]基于滑模控制的新型双准Z源NPC型五电平逆变器并网控制策略[J]. 李涛,程启明,程尹曼,孙伟莎,陈路. 电力自动化设备. 2019(01)
博士论文
[1]双馈风力发电系统友好并网运行控制策略研究[D]. 王霄鹤.浙江大学 2019
[2]基于定子侧不控整流的双馈风力发电机直流并网控制策略研究[D]. 吴超.浙江大学 2019
[3]蓄电池并网放电系统关键技术研究[D]. 李春鹏.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]基于模糊PI滑模控制的电网模拟器研究[D]. 李修旋.上海电机学院 2019
[2]基于滑模变结构控制的逆变器设计与实现[D]. 杨洋.长春工业大学 2018
[3]无刷直流电机功率硬件在环模拟器设计[D]. 崔昊天.北京工业大学 2017
[4]大功率电网模拟装置的研制[D]. 吴帅.北京交通大学 2012
本文编号：3069379
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