基于SPWM鼠笼式异步发电机—整流器系统的解析仿真

发布时间：2017-09-26 09:17

  本文关键词：基于SPWM鼠笼式异步发电机—整流器系统的解析仿真

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【摘要】：异步发电机在全功率风力发电系统中比较常见,通过实践发现大规模风力发电系统中多台异步发电机-变流器系统仿真速度很慢,其原因是大量变流器的存在及开关控制导致异步发电机对称和不对称复杂瞬态的出现,而且切换频繁,耗时较长。数值仿真的局限性不利于大规模风力发电系统的分析研究。本文提出一种新的解析仿真方法,为研究其快速性,对单台直流母线电压恒定情况下的鼠笼式异步发电机-整流器系统进行算法研究,具体内容如下：1.对求解交流电机瞬态模型的数学方法进行归纳总结,对比分析解析方法和数值方法的优缺点；2.根据SPWM三相调制波之间的关系和不对称规则采样法,分别确定系统8种不同开关状态的排列顺序及其作用时间,为后面变步长解析仿真提供理论基础；3.基于异步发电机和整流器之间的电压关系,使用空间向量推导出适用于该系统8种开关状态的数学模型,并使用拉氏变换和反变换对其进行解析求解,得到发电机的时域电流表达式；4.使用所推导的系统数学模型能够很好地处理系统8种工作状态的衔接,从而解析计算出特定工况下系统的运行行为,且利用改进欧拉法和四阶龙格-库塔法对该工况下的系统进行数值仿真,并用M文件进行编程实现。在与同一工况下该系统的Simulink仿真结果和两种数值仿真结果进行对比后发现,在系统仿真精度相差不大时,解析仿真花费时间较少,说明了解析仿真方法能够加快所研究系统的仿真求解速度。
【关键词】：解析仿真 系统模型 开关状态 鼠笼式异步发电机
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31;TM461
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 常见的风力发电系统10-12
• 1.3 电机与电力电子集成系统的复杂瞬态研究综述12-13
• 1.4 鼠笼式风力发电系统的仿真方法13-15
• 1.4.1 数值计算法14-15
• 1.4.2 解析计算法15
• 1.5 本课题的主要工作15-17
• 第2章 鼠笼式异步电机数学模型及其求解方法17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 鼠笼型电机数学模型17-22
• 2.2.1 三相坐标系下的数学模型17-19
• 2.2.2 两相旋转坐标系下的数学模型19-20
• 2.2.3 空间向量复数坐标系下的数学模型20-22
• 2.3 感应电机与电力电子集成系统复杂瞬态的仿真方法22-33
• 2.3.1 非线性状态方程的数值求解23-26
• 2.3.1.1 改进欧拉法求解23-24
• 2.3.1.2 四阶龙格-库塔求解24-25
• 2.3.1.3 异步电机动态过程的数值仿真25-26
• 2.3.2 线性常系数微分方程的解析求解26-33
• 2.3.2.1 状态方程法求解26-28
• 2.3.2.2 拉普拉斯变换法求解28-31
• 2.3.2.3 异步电机动态过程的解析仿真31-33
• 2.4 小结33-35
• 第3章 SPWM调制下开关状态排列顺序及其作用时间的确定35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 SPWM理论基础35-37
• 3.2.1 单、双极性三角波调制法35-36
• 3.2.2 SPWM采样方式36-37
• 3.3 系统8种开关状态排列顺序37-38
• 3.4 开关状态作用时间38-41
• 3.5 小结41-42
• 第4章 异步发电机-整流器系统SPWM过程建模及解析求解42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 SPWM整流器空间矢量模型42-46
• 4.2.1 SPWM整流器建模及解析求解42-44
• 4.2.2 整流器稳态工况解析仿真计算44-46
• 4.3 异步发电机-整流器系统动态建模及解析求解46-50
• 4.4 系统模型数值求解50-51
• 4.5 系统稳态工况的解析仿真与数值仿真51-55
• 4.6 小结55-56
• 第5章 异步发电机-整流器系统动态过程的仿真及对比分析56-63
• 5.1 引言56
• 5.2 转矩变化动态过程的仿真计算56-59
• 5.2.1 载波频率为500Hz时的动态过程仿真56-58
• 5.2.2 载波频率为1000Hz时的动态过程仿真58-59
• 5.3 系统启动过程的动态仿真59-62
• 5.3.1 载波频率为500Hz时的动态过程仿真59-60
• 5.3.2 载波频率为1000Hz时的动态过程仿真60-62
• 5.4 小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈鸣;杨刚;;风力发电技术及其发展趋势[J];电力学报;2008年04期

2 王瑞新;王毅;孙品;;全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究[J];电力科学与工程;2012年07期

3 廖一旭;卢子广;盛洋波;胡立坤;;基于双PWM变流器的笼型异步发电系统研究[J];广西大学学报(自然科学版);2013年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 侯柏霞;异步电动机—晶闸管系统综合保护研究[D];华北电力大学（北京）;2006年

2 吴玲;感应电机在电源切换时分相投入控制的理论研究[D];华北电力大学（北京）;2009年

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本文编号：922641