变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制

发布时间：2017-03-20 03:04

  本文关键词：变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相比传统的循环变流器，作为兆瓦级变速恒频风电机组电控系统的核心部件，双PWM变换器转子励磁电源的输入输出特性更好，电力谐波更低，调速调频范围更宽。转子侧变换器担负双馈感应发电机的矢量控制任务，实现最大风能捕获和定子输出无功的独立调节；网侧变换器通过直流环节完成转子及转子侧变换器与电网间的能量交换。为了减小直流母线电压波动，通常的做法是增大直流侧电解电容的容量，但其缺点是：体积大、笨重而且性能很不可靠，成为大容量励磁电源系统延长寿命的瓶颈。针对减小该滤波电解电容，本文提出了一种新型双PWM变换器协调控制策略。 本文首先在分析双馈感应发电机动态数学模型及其定子磁链定向矢量控制的基础上，构建了其有功和无功功率解耦控制的双闭环串级PI控制方案。利用MATLAB／SIMULINK~(TM)平台，仿真研究并验证了该控制方案的正确性，对实际系统的软硬件设计与调试具有一定的指导意义。 然后，重点分析了三相PWM变换器在同步d—q坐标系中的数学模型，对传统的带电流状态解耦和电网电压前馈的无协调控制策略、负载电流前馈协调控制策略和本文提出的新型协调控制策略进行了对比仿真研究，研究结果表明：新型协调控制策略具有明显的优越性，即在采用同样大小的滤波电容时，直流母线电压波动更小，电压调节更加迅速；在允许同样的电压波动时，如果采用该新型协调控制策略，则可以大大减小滤波电容的容量，具有十分重要的应用价值。 最后，编制了DSP控制程序，并在风电实验室的硬件平台上进行了系统联调。实验表明，作为双馈感应发电机转子励磁电源的三相PWM变换器具有功率因数高、网侧电流谐波小、能量双向流等优点。此外，采用协调控制算法可以提高直流母线电压控制的动态性能，加快了直流侧的功率平衡，直流母线电压波动和恢复时间均有大幅度的减小，，实验验证了协调控制算法的正确性及先进性。
【关键词】：变速恒频风力发电 矢量控制 双PWM变换器 协调控制
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（电工研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 目录5-6
• 第一章 绪论6-13
• 1.1 国内外风力发电技术研究现状6-10
• 1.2 选题意义和研究内容10-13
• 第二章 双馈感应发电机矢量控制系统13-26
• 2.1 风力机13-14
• 2.2 双馈感应发电机14-16
• 2.3 双馈感应发电机定子磁链定向矢量控制系统16-18
• 2.4 双馈感应发电机矢量控制系统仿真18-25
• 2.5 小结25-26
• 第三章 双PWM变换器及其协调控制策略26-41
• 3.1 三相电压源型PWM变换器26-29
• 3.2 三相PWM变换器的常规控制策略29-35
• 3.3 双PWM变换器协调控制策略35-38
• 3.4 新型协调控制算法的数字化实现38-41
• 第四章 双PWM变换器协调控制策略系统仿真41-52
• 4.1 双PWM变换器MATLAB仿真模型41-45
• 4.2 双PWM变换器协调控制策略MATLAB仿真45-52
• 第五章 三相PWM变换器协调控制实验结果52-63
• 5.1 系统硬件配置52-53
• 5.2 DSP控制软件程序流程图53-55
• 5.3 实验结果55-63
• 第六章 结论与展望63-66
• 6.1 结论63-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 发表文章目录69-70
• 致谢70-71

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘雪菁;变速恒频风力发电系统的运行控制及仿真分析[D];太原理工大学;2006年

2 王秀丽;双馈型风力发电系统励磁电源控制策略的研究[D];太原理工大学;2006年

3 王娟平;变速恒频风力发电系统的无传感器矢量控制方法研究[D];太原理工大学;2006年

4 付旺保;变速恒频风力发电双馈发电机抗参数扰动控制方法的研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2006年

5 林志明;风电机最佳功率因数与最小电容值控制算法的研究[D];沈阳工业大学;2007年

6 郑利伟;PWM整流技术研究[D];沈阳工业大学;2007年

7 刘伟东;交流励磁变速恒频系统运行与并网控制的仿真研究[D];华北电力大学（北京）;2007年

8 余名俊;基于TMS320F2812变速恒频双馈型风力发电实验平台的设计与实现[D];太原理工大学;2007年

9 申利燕;双馈风力发电机转子侧励磁控制器的软件设计[D];太原理工大学;2007年

10 史晓斌;变速恒频双馈风力发电技术研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

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本文编号：257029