全功率直驱式风电变流器控制研究

发布时间：2017-12-16 09:08

  本文关键词：全功率直驱式风电变流器控制研究

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【摘要】：风能的开发利用,能够很大程度减轻能源和环境危机对我国发展造成的影响。近年来我国风电技术得到快速发展,其中直驱型永磁同步发电系统拥有良好的发展前景,更是得到许多学者进行研究,为此,本文结合实际风电工程中的需求和项目实践经历,以直驱型风电系统中2MW全功率变流器为研究目标,对其中的控制技术进行研究和设计。本文首先对目前工程中直驱型风电系统用到的四种变流器拓扑结构进行研究,根据机侧整流方式来划分,可分为被动整流和主动整流两种;从实际应用效果来看,机侧采用主动整流控制方式控制效果较好,而且在大容量变流器中使用的较多。基于这一点本文研究了背靠背双PWM型全功率变流器拓扑结构。然后通过对目前全功率变流器控制技术的理论研究,将全功率变流器中的机侧控制策略、网侧控制策略、模块并联控制技术以及低电压穿越功能的技术现状进行分析和总结。根据项目中的技术要求和选取的全功率变流器拓扑结构,对全功率变流器控制策略进行设计,机侧部分采用零d轴电流的双闭环控制策略,转速为外环,电流为内环;网侧控制提出了一种基于电流预测的控制策略,主要控制思想是在两相旋转坐标系下,通过PI调节器得到有功电流给定,再由有功电流和无功电流的给定得到三相电流的给定,最后采用相电流的偏差产生线电压的指令电压,并采用基于线电压输出设计的三相PWM开关输出电压;由于目前单个功率模块无法满足2MW全功率变流器的容量,本文选用四个功率模块采取共母线并联的拓扑结构,并联中存在的环流问题通过采用零序矢量调节的控制策略进行抑制;对于所要求的低电压穿越功能,采取硬件保护电路和无功补偿控制相结合的方法来实现。最终,本文采取上述研究的控制策略,设计了基于DSP TMS320F2812控制的硬件和软件系统,完成产品设计。产品样机通过型式试验的认证,现已完成量产,并投入风场运行。风场调试和实际运行效果表明本文设计的变流器符合设计要求,能够稳定运行,且控制效果良好。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM46

【参考文献】

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本文编号：1295448