双馈风力发电机网侧变流器的直接功率控制研究

发布时间：2017-04-03 08:17

  本文关键词：双馈风力发电机网侧变流器的直接功率控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今世界能源问题日益凸显,人们对可再生能源的关注度日渐提高。风力发电作为新兴的新能源发电方式得到了突飞猛进的发展。随着风电机组大规模接入电网,由于其自身的不足给电网带来的安全问题越来越明显。因此,如何提高风电机组自身的控制效果势在必行。本文首先介绍了电压型PWM整流器的基本工作原理,给出了其在各坐标系下的数学模型。然后依据瞬时功率理论得到了网侧变流器的功率模型。为后续的研究奠定了理论基础。其次,介绍了基于传统开关表的网侧变流器直接功率控制策略。针对其开关表形式复杂、无功失控和电流畸变严重等缺点,将滑模控制和占空比思想加入到直接功率控制策略中,提出了电压外环采用滑模控制,功率内环采用占空比控制的直接功率控制。该策略将控制周期的一小部分分配到传统开关表中电压矢量,其余时间分配给零矢量,其优点一方面针对电感和电容变化有较强的鲁棒性,另一方面改善了电流波形。通过仿真验证了该控制策略的可行性和鲁棒性。最后,针对开关频率不固定导致的谐波问题,提出了基于电压定向电压外环滑模控制,功率内环预测控制的定频直接功率控制策略。这种控制策略基于预测控制算法,解决了传统定频直接功率控制存在的问题,减小了在开关周期末有功和无功跟踪误差,提高了网侧电流的品质,固定的开关频率方便了后期滤波器的设计。利用Matlab/Simulink软件平台,搭建了改进的定频直接功率控制策略模型,仿真结果验证了新策略的有效性和对电容参数变化具有一定的鲁棒性。
【关键词】：风力发电 直接功率控制 滑模控制 预测控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TM46
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景与研究意义11-12
• 1.1.1 风力发电发展概述11-12
• 1.1.2 课题意义12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 双馈风力发电研究现状12-15
• 1.2.2 网侧PWM变流器直接功率控制研究现状15-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第2章 网侧变流器运行原理及数学模型19-29
• 2.1 双PWM变流器拓扑结构19-20
• 2.2 网侧PWM变流器数学模型20-25
• 2.2.1 网侧PWM变流器运行原理20-21
• 2.2.2 三相静止坐标系下的数学模型21-23
• 2.2.3 坐标变换矩阵23-25
• 2.2.4 两相旋转坐标系下的数学模型25
• 2.3 网侧PWM变流器功率模型25-28
• 2.3.1 瞬时功率理论25-27
• 2.3.2 功率模型27-28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 网侧变流器不定频直接功率控制29-45
• 3.1 基于传统开关表的直接功率控制29-35
• 3.1.1 基于传统开关表的直接功率控制原理29-32
• 3.1.2 基于传统开关表的直接功率控制仿真与分析32-35
• 3.2 改进的不定频直接功率控制35-43
• 3.2.1 基于占空比控制的直接功率控制35-37
• 3.2.2 基于滑模控制的电压外环设计37-40
• 3.2.3 改进的不定频直接功率控制仿真与分析40-43
• 3.3 小结43-45
• 第4章 网侧变流器定频直接功率控制45-56
• 4.1 功率环预测控制器研究46-50
• 4.1.1 预测控制基本原理46-48
• 4.1.2 基于预测控制的功率环设计48-50
• 4.2 空间矢量调制技术50-52
• 4.3 定频直接功率控制仿真与分析52-55
• 4.4 小结55-56
• 总结与展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录62

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