多通道三电平风力发电系统控制策略研究

发布时间：2022-12-04 15:21

　　本文以多通道三电平风力发电系统为基础,构建了并联背靠背三电平中点钳位型电压源变换器的双三相同步发电机系统结构,分析了双三相永磁同步电机的交流磁动势,其消除了基波电流产生的5、7次谐波磁动势。建立基于矢量空间解耦变换的双三相永磁同步电机数学模型和等效电路,实现了电机分量的解耦,电机分量被映射到α-β、x-y、o1-o2三个相互正交的子平面上。分析了三电平变换器拓扑结构的工作原理,建立了并联变换器环流的等效电路。针对多通道三电平系统,提出了基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略（D VSD SVM）,其将电压矢量精简,分别选取电压矢量合成α-β子平面和x-y子平面参考电压,两个子平面合成的电压矢量互相解耦。比较了层叠载波脉宽调制策略（CDB PWM）、基于六相矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略（T VSD SVM）和基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略（D VSD SVM）。发现D VSD-SVM母线电压利用率较高,设计比较简单,能控制由负载不平衡引起的x-y子平面电流和零序平面电流,且适用于其他多相三电平系统。本文设计了多通道三电平风力发电系统的基本控制策略,电机侧设计基于最优... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 风力发电系统结构分类
        1.2.2 基于同步发电机的风力发电系统结构
        1.2.3 多通道三电平系统研究现状
    1.3 论文组织结构
第二章 多通道三电平风力发电系统分析和建模
    2.1 引言
    2.2 风力发电系统结构
    2.3 双三相永磁同步电机分析和建模
        2.3.1 双三相永磁同步电机交流磁动势分析
        2.3.2 基于静止坐标系的双三相永磁同步电机数学模型
        2.3.3 基于矢量空间解耦的双三相永磁同步电机数学模型
    2.4 背靠背并联三电平变换器分析和建模
        2.4.1 三电平变换器拓扑结构
        2.4.2 三电平变换器的数学建模
        2.4.3 并联变换器环流的分析
    2.5 本章小结
第三章 多通道三电平变换器调制策略研究
    3.1 引言
    3.2 层叠载波脉宽调制策略
    3.3 基于六相矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略
        3.3.1 电压空间矢量的产生
        3.3.2 电压空间矢量的精简
        3.3.3 电压空间矢量的选择及序列
        3.3.4 电压矢量的作用时间及区域
        3.3.5 电容中点电压平衡的控制
    3.4 基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略
        3.4.1 电压空间矢量的精简
        3.4.2 谐波平面电压矢量的选取
        3.4.3 零序平面和电容中点电压平衡的控制
        3.4.4 电压矢量的调整
    3.5 仿真和实验结果
        3.5.1 仿真结果
        3.5.2 实验结果
    3.6 本章小结
第四章 多通道三电平风力发电系统基本控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 基于最优转矩控制的最大功率点跟踪风机矢量控制策略
        4.2.1 风机的功率特性
        4.2.2 最大功率点追踪控制
        4.2.3 风机矢量控制策略
    4.3 基于无功功率控制和直流侧电容电压控制的变换器控制策略
        4.3.1 解耦PI控制器的设计
        4.3.2 零序环流的抑制
    4.4 仿真和实验结果
        4.4.1 仿真结果
        4.4.2 实验结果
    4.5 本章小结
第五章 多通道三电平风力发电系统容错控制策略
    5.1 引言
    5.2 多通道风力发电系统的容错控制
    5.3 双三相永磁同步电机开路容错控制
        5.3.1 总磁势不变原理的开路容错控制
        5.3.2 矢量空间解耦的容错控制
    5.4 三电平变换器容错控制
        5.4.1 开路故障和短路故障对变换器的影响
        5.4.2 变换器器件故障容错控制
    5.5 仿真和实验结果
        5.5.1 仿真结果
        5.5.2 实验结果
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡研究[J]. 邢相洋,陈阿莲,张子成,张承慧.  中国电机工程学报. 2016(14)
[2]二极管钳位型三电平逆变器共模电压抑制[J]. 吴可丽,夏长亮,张云,谷鑫.  电工技术学报. 2015(24)
[3]一种优化的级联型多电平拓扑及其实现[J]. 邝文明,郑宏,柳耀刚,孙玉坤.  低压电器. 2012(20)
[4]六相电压源逆变器PWM算法[J]. 杨金波,杨贵杰,李铁才.  电工技术学报. 2012(07)
[5]基于多相PMSG和三电平变流器的风电机组低电压穿越[J]. 曾翔君,张宏韬,李迎,杨永兵,杨旭.  电力系统自动化. 2012(11)
[6]我国新能源发电发展思路探析[J]. 张伟波,潘宇超,崔志强,张卫东.  中国能源. 2012(04)
[7]中点箝位型三电平逆变器在空间矢量调制时中点电位的低频振荡[J]. 姜卫东,王群京,史晓锋,陈权.  中国电机工程学报. 2009(03)
[8]直驱永磁同步风力发电机组研究现状与发展前景[J]. 薛玉石,韩力,李辉.  电机与控制应用. 2008(04)
[9]三电平六相同步电机变频调速技术研究[J]. 姚文熙,胡海兵,徐海杰,吕征宇,赵荣祥.  中国电机工程学报. 2007(18)
[10]风力发电技术及其发展方向[J]. 张方军.  电气时代. 2005(11)



本文编号：3708511