直驱永磁风电系统变流控制技术的研究

发布时间：2017-09-30 07:25

  本文关键词：直驱永磁风电系统变流控制技术的研究

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【摘要】：随着煤和石油等传统化石能源存储量的不断下降和人们对国际能源需求的不断增加，风电技术作为新能源在近几年迅速崛起，尤其是直驱永磁同步风力发电机组作为未来风电发展的主要机型更是成为目前研究的热点之一。其中，直驱永磁同步风电变流技术更是系统的核心技术，因此加强对直驱永磁同步风电变流控制技术的研究对于风电机组的高效运行和改善风电并网的电能质量有着重要的意义。 本文选取直驱永磁同步发电机全功率变流器作为主要研究对象。深入研究了风电系统的电机侧和电网侧的变流控制策略，并使用电力系统软件PSCAD进行了仿真。本文第二章介绍了直驱永磁同步发电机组的基本结构和数学模型，对PWM变流技术、相关的电力电子器件及直驱永磁同步风力发电系统进行了介绍，并利用dq/abc坐标变换关系得到了两相旋转坐标系下的直驱永磁同步风电系统的机侧和网侧的PWM变流器的数学模型；本文第三章针对直驱永磁同步发电机的机侧着重研究了变流矢量控制的零d轴电流(ZDC)控制方法，并用电力软件PSCAD进行了建模仿真；本文第四章针对系统网侧的PWM变流器建立了数学模型，分析了网侧变流控制的直接功率控制和直接电流控制的原理，通过比较采用了直接电流控制的电网电压定向矢量控制策略，并用电力软件PSCAD进行了建模仿真；最后，针对输入电网电流谐波分析了谐波的危害和治理的必要性，并采用移相电抗器和变流系统中的电流谐波控制器相结合的方法对此进行控制，，运用软件对仿真输出电流波形进行谐波分析，从而验证了二者结合对谐波抑制的有效性。 总之，通过对直驱永磁同步风力发电系统变流控制策略的研究和仿真，验证了系统机侧和网侧控制策略的正确性和改善风电并网电能质量方法的有效性。
【关键词】：直驱永磁风电系统 全功率变流器 变流技术 谐波抑制 PSCAD仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 课题的目的与意义11-12
• 1.3 风电变流技术的现状12-16
• 1.3.1 全功率变流器拓扑结构12-14
• 1.3.2 机侧变流器控制技术的研究现状14-15
• 1.3.3 网侧变流器控制技术的研究现状15-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-17
• 第2章 直驱永磁同步风力发电系统的结构与数学模型17-29
• 2.1 直驱永磁同步发电机组的结构与原理17-19
• 2.2 风力机结构和数学模型19-21
• 2.2.1 风轮的特性19-20
• 2.2.2 风力机的数学模型20-21
• 2.3 直驱永磁同步发电机的数学模型21-25
• 2.3.1 静止坐标系下的直驱永磁同步发电机数学模型21-23
• 2.3.2 坐标变换原理23-24
• 2.3.3 旋转坐标系下的永磁同步发电机数学模型24-25
• 2.4 PWM 变流器数学模型分析25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 直驱永磁风电机侧变流器控制策略的研究29-40
• 3.1 机侧变流器的控制要求29-30
• 3.2 风机的模型30-31
• 3.3 直驱永磁同步发电机组机侧变流器的控制策略31-35
• 3.3.1 直驱永磁同步发电机组机侧变流器的矢量控制31-32
• 3.3.2 基于零 d 轴电流(ZDC)的机侧变流器的控制策略32-35
• 3.4 系统仿真实验结果35-39
• 3.4.1 系统仿真模型的建立35-36
• 3.4.2 仿真实验结果及分析36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 直驱永磁风电机组网侧变流器控制策略的研究40-50
• 4.1 网侧变流器原理40-41
• 4.2 网侧变流器在三相静止 abc 坐标系中模型41-43
• 4.3 网侧变流器控制策略43-46
• 4.4 直驱永磁同步风电系统网侧变流器控制策略仿真46-49
• 4.4.1 仿真模型的建立46-47
• 4.4.2 仿真实验结果及分析47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 系统中谐波抑制策略的研究50-61
• 5.1 谐波的危害和抑制策略50-51
• 5.1.1 谐波的危害50-51
• 5.1.2 谐波的抑制方法51
• 5.2 谐波抑制的理论分析51-55
• 5.2.1 移相电抗器的工作原理51-52
• 5.2.2 谐波电流控制器52-55
• 5.3 仿真研究与实验验证55-60
• 5.3.1 仿真模型与实验台的建立56-58
• 5.3.2 仿真实验结果分析58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 结论61-62
• 参考文献62-65
• 在学研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：946873