无刷双馈发电系统并网及其锁相环研究

发布时间：2017-08-12 16:36

  本文关键词：无刷双馈发电系统并网及其锁相环研究

  更多相关文章： 无刷双馈电机 并网发电 同步策略 锁相环

【摘要】：在倡导清洁能源、环保节能的全球背景下,变速恒频发电技术被大力研发与推广,并在风力发电等新能源发电场合得到了广泛的应用。近年来被广泛研究的无刷双馈电机,由于独特的本体设计,其用于发电场合时不仅具备其他变速恒频发电系统的优点,而且体现出一系列自身的特点。无刷双馈发电系统同其他交流励磁双馈发电系统一样,不仅能够较大地节省变频装置的体积与容量,并网发电时能够有效地调节有功、无功输出,而且由于其取消了滑环与电刷,在节省了成本的同时,也为后期的使用与维护提供了便利,从这一点来讲,无刷双馈发电系统更能够适应风力发电等环境较为恶劣的场合。无刷双馈电机要投入大规模的使用甚至并网发电,在技术层面有待发展与成熟。文章从并网策略以及并网发电使用的同步锁相方法两方面出发进行分析讨论。与同步发电机并网方式不同,无刷双馈发电系统由于具备变速恒频的发电方式,其在并网时不要求转速同步,在电压的同步上文中采用近似于标量控制的方法,避开了无刷双馈复杂的本体参数,有效地完成了电压幅值、相位、频率的同步;而在无刷双馈发电系统并网发电状态下,要完成变流器正常工作以及对电机的良好控制,就要求系统能够准确快速地检测电网电压,尤其在电网电压不平衡状态以及电压波动状态下,这就需要锁相环具备更好的性能。文章结合已有的基于d-q坐标系的软件锁相方法,提出了一种基于双d-q坐标系的改进型软件锁相环,并进行了分析与仿真,验证了该锁相环能够满足无刷双馈发电系统并网发电的需要。课题完成了实验平台的搭建,通过实验与仿真验证了该并网方法与同步锁相方法的可行性与适用性。
【关键词】：无刷双馈电机 并网发电 同步策略 锁相环
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 变速恒频发电系统的研究意义及现状8-10
• 1.2 无刷双馈发电系统的研究现状10-11
• 1.3 发电机的主要并网方式11-12
• 1.4 论文各章节内容安排12-14
• 2 无刷双馈电机的基础理论14-29
• 2.1 无刷双馈电机的基本结构14-16
• 2.2 无刷双馈电机工作原理16-23
• 2.2.1 无刷双馈电机转速分析16-18
• 2.2.2 无刷双馈电机运行方式18-21
• 2.2.3 无刷双馈电机的基本电磁关系与稳态等效电路21-23
• 2.3 无刷双馈电机的数学模型23-28
• 2.3.1 绕线式无刷双馈电机的三相静止坐标系模型23-24
• 2.3.2 绕线式无刷双馈电机的转子速坐标模型24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 无刷双馈发电机并网策略及锁相环设计29-56
• 3.1 无刷双馈发电机并网思路及拓扑结构29-31
• 3.2 并网发电锁相环的设计31-47
• 3.2.1 锁相环在无刷双馈并网发电系统中的应用31-32
• 3.2.2 传统锁相环原理与分析32-33
• 3.2.3 基于单同步坐标系的软件锁相环分析33-40
• 3.2.4 基于双dq旋转坐标系的改进型软件锁相环40-47
• 3.3 无刷双馈发电机并网控制系统47-52
• 3.3.1 频率跟踪控制47
• 3.3.2 电压幅值跟踪控制47-50
• 3.3.3 电压相位跟踪控制50-52
• 3.4 无刷双馈发电机并网控制系统仿真52-55
• 3.5 本章小结55-56
• 4 无刷双馈发电控制系统主要硬件电路设计56-63
• 4.1 控制系统结构及工作方式56-57
• 4.2 整流电路设计57-59
• 4.3 驱动电路设计59-60
• 4.4 采样信号调理电路设计60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 实验验证与分析63-70
• 5.1 实验平台基本结构63-65
• 5.2 实验与分析65-69
• 5.2.1 电机启励及发电运行实验65-68
• 5.2.2 电压同步及并网实验68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 6 总结70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录 攻读硕士学位期间发表的文章77

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