双馈感应风力发电机功率解耦控制的研究

发布时间：2017-09-02 18:01

  本文关键词：双馈感应风力发电机功率解耦控制的研究

  更多相关文章： 双馈电机 变速恒频 三电平变换器 比例谐振控制 功率解耦

【摘要】：随着科技进步,环境污染严重,全球能源危机的来临,预示全球能源消费将持续高增长。各国进入了对新能源开发和利用的热潮,其中风能以来源丰富、取之不尽、原生态、能源方便利用的诸多优点,是目前最具发展空间的可再生能源。风力发电成为各国追捧的新兴产业,而双馈式风力发电机以其独特的运行特性渐渐的成为风电研究的主要对象,转速调节控制、并网控制、功率解耦控制、抵压穿越运行等控制技术越来越多的应用在双馈电机发电系统中来。近年来大力发展风电的产业化运营,使得双馈电机的科学研究进入鼎盛阶段。双馈电机可以通过调节励磁电流控制无功功率,更好的提高了电网质量,在稳定系统的同时,也大大提高了对风能的利用效率。本文通过对变速恒频控制系统进行研究,在风速突变的情况下,得到不同风速下对风能的利用情况,系统利用三电平变换器处理双馈电机的转差功率,分析系统网侧变换器在比例积分控制(PI)控制和比例谐振(PR)控制下的不同的控制策略,比较在不同控制器下的网侧变换器的谐波补偿效果。分析系统转子变换器在比例积分控制(PI)控制和比例谐振(PR)控制下的不同的控制策略,对离网和并网的控制系统进行研究,通过控制转子电流的频率、相位、幅值实现空载并网,并网后在不同控制器下实现功率解耦调节。本文通过Matlab对网侧变换器控制系统和发电运行控制系统进行了建模与仿真,系统先进行空载闭环运行,达到并网条件后,进行并网后功率解耦控制进行了仿真。最后进行实物实验,以Stm32为系统控制单元,通过双PWM变换器处理转差功率来控制双馈电机,实现功率解耦调节。
【关键词】：双馈电机 变速恒频 三电平变换器 比例谐振控制 功率解耦
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 变速恒频风力发电技术12-14
• 1.2.1 同步电机变速恒频发电装置13
• 1.2.2 双馈式变速恒频发电装置13-14
• 1.3 双馈风力发电机转子侧变换器的拓扑结构14-16
• 1.3.1 交-交变换器15
• 1.3.2 双PWM变换器15
• 1.3.3 多电平双PWM变换器15-16
• 1.4 双馈风力发电系统控制策略16-17
• 1.4.1 矢量控制策略16-17
• 1.4.2 直接转矩控制策略17
• 1.5 研究意义及所做工作17-19
• 第2章 双馈电机基本理论19-30
• 2.1 C-B-A坐标下的电机数学模型19-22
• 2.2 坐标变换22-24
• 2.2.1 CLARK变换23
• 2.2.2 PARK变换23-24
• 2.2.3 A-B-C到d-q变换24
• 2.3 d-q坐标系下电机的数学模型24-26
• 2.4 双馈电机变速恒频运行原理26-29
• 2.4.1 双馈电机的特征27
• 2.4.2 变速恒频系统的运行原理27-28
• 2.4.3 能量流动分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 双馈风力发电系统网侧变换器控制30-48
• 3.1 PI控制的电网电压矢量控制系统30-39
• 3.1.1 三电平SVPWM算法实现30-35
• 3.1.2 控制系统结构35-37
• 3.1.3 系统建模仿真和结果分析37-39
• 3.2 网侧PR控制39-47
• 3.2.1 PR控制器39-40
• 3.2.2 准PR控制器40-43
• 3.2.3 PR控制的系统构成43-44
• 3.2.4 系统建模仿真和结果分析44-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 双馈风力发电系统并网控制48-73
• 4.1 双馈风力发电系统并网方式48-49
• 4.1.1 空载并网方式48-49
• 4.1.2 带负载并网方式49
• 4.2 空载运行控制策略49-54
• 4.2.1 并网前控制系统的仿真52-53
• 4.2.2 仿真结果分析53-54
• 4.3 PI控制的发电运行控制策略54-65
• 4.3.1 定子磁链定向控制55-58
• 4.3.2 系统仿真及结果分析58-65
• 4.4 PR控制的发电运行控制策略65-72
• 4.4.1 自适应PR控制系统构成65-66
• 4.4.2 系统仿真及结果分析66-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 双馈电机并网控制系统实验研究73-82
• 5.1 系统结构设计73-74
• 5.2 系统硬件电路的设计74-77
• 5.2.1 转子位置检测电路74
• 5.2.2 过流保护电路74-75
• 5.2.3 驱动电路75
• 5.2.4 过零检测电路75-76
• 5.2.5 电流采样电路76-77
• 5.3 系统软件的设计77-79
• 5.3.1 主程序77
• 5.3.2 转子位置检测程序77-78
• 5.3.3 定时器中断程序78
• 5.3.4 SVPWM程序78-79
• 5.4 实验研究79-81
• 5.4.1 实验平台的介绍79-80
• 5.4.2 实验结果80-81
• 5.5 本章小结81-82
• 结论82-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文86-87
• 致谢87

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本文编号：780015