电压源型矩阵变换器的研究及其在风电系统中的应用
发布时间：2020-12-25 14:10
电压源型矩阵变换器是一种电气性能优越的新型变换器，它具有频率变化范围宽、网侧电流可控、功率因数可调、能量能双向流动等电气特性，是电力变换器研究的一个新方向。电压源型矩阵变换器作为高性能的变换器在交流变换领域将具有广阔的应用前景，可见对电压源型矩阵变换器的研究具有一定的实际意义。 论文首先对传统的9开关矩阵变换器的工作原理、开关器件的合成和换流问题以及控制策略进行分析。然后分别建立了电压源型矩阵变换器在三相坐标系和旋转坐标系下的数学模型，并且对电压源型矩阵变换器进行开环仿真，仿真的结果表明电压源型矩阵变换器能够实现频率范围很广的正弦波输入输出，而且通过调整电路参数使得输入侧的功率因数约为1，实现静止无功补偿器(SVC)的功能。为实现电压源型阵变换器的实时控制要求，论文对基于标量控制和双闭环的两种电压源型矩阵变换器闭环控制结构进行了研究，分别建立了这两种闭环控制的控制结构，并且对电压源型矩阵变换器的双闭环控制结构进行仿真，仿真结果表明达到了实时控制的要求，系统的动态响应性能好，变换器的输入输出能在较短的时间内达到调节。论文最后分析了变速恒频风力发电技术的最大风能捕获基本原理和不同类型...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 矩阵变换器的研究现状
1.2.1 矩阵变换器拓扑结构的研究
1.2.2 矩阵变换器控制策略的研究
1.2.3 矩阵变换器的应用研究
1.3 论文的研究内容
第2章 矩阵变换器的理论基础
2.1 矩阵变换器的主电路
2.2 矩阵变换器的工作原理
2.3 矩阵变换器开关器件研究
2.3.1 矩阵变换器的开关器件类型
2.3.2 器件换流方法
2.4 矩阵变换器控制策略综述
2.4.1 电压控制策略
2.4.2 空间矢量调制法（SVM）
2.4.3 电流控制策略
2.5 本章小结
第3章 电压源型矩阵变换器的数学模型
3.1 电压源型矩阵变换器电路结构图
3.2 直流偏置电压和传导损耗分析
3.3 电压源型矩阵变换器的数学模型
3.1.1 a-b-c坐标系下的数学模型
3.1.2 d-q-0坐标系下的数学模型
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第4章 电压源型矩阵变换器闭环控制系统设计
4.1 电压源型矩阵变换器标量控制闭环系统
4.2 电压源型矩阵变换器双闭环控制系统
4.2.1 电压控制双闭环控制系统原理
4.2.2 基于滞环电流控制的电压反馈双闭环控制系统结构
4.2.3 滞环电流控制法原理
4.2.4 电压源型矩阵变换器双闭环控制系统的内环电流控制法
4.3 电压源型矩阵变换器电压反馈双闭环反馈系统建模仿真
4.3.1 仿真系统的Matlab/Simulink建模
4.3.2 仿真验证
4.4 本章小结
第5章 电压源型矩阵变换器在风力发电系统中的应用
5.1 风力机的理论基础
5.1.1 风能计算
5.1.2 风力机的特性系数
5.2 变速恒频风力发电系统的研究
5.2.1 最大风能捕获理论
5.2.2 变速恒频风力发电系统
5.3 基于电压源型矩阵变换器的变速恒频风力发电功率转换研究
5.3.1 电压源型矩阵变换器实现功率转换的电路结构
5.3.2 功率转换系统的控制结构
5.4 仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
【参考文献】：
期刊论文
[1]无刷双馈电机在变速恒频风力发电系统中的应用[J]. 张志刚,王毅,黄守道,王耀南. 电气传动. 2005(04)
[2]变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制[J]. 刘其辉,贺益康,赵仁德. 电力系统自动化. 2003(20)
[3]世界风电发展及我国风电发展面临的机遇与问题[J]. 王承煦. 电器工业. 2002(09)
[4]三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计[J]. 史伟伟,蒋全,胡敏强,唐国庆,蒋平. 东南大学学报(自然科学版). 2002(01)
[5]基于PARK变换的空间矢量调制矩阵变换器的暂态分析[J]. 陈希有,陈学允. 中国电机工程学报. 2000(05)
[6]电流滞环控制的矩阵变换器的仿真模型[J]. 汤宁平,方旭阳. 电力电子技术. 1999(05)
[7]滞环控制变流器的开关频率研究[J]. 张加胜,郝荣泰. 电工电能新技术. 1998(01)
本文编号：2937807
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 矩阵变换器的研究现状
1.2.1 矩阵变换器拓扑结构的研究
1.2.2 矩阵变换器控制策略的研究
1.2.3 矩阵变换器的应用研究
1.3 论文的研究内容
第2章 矩阵变换器的理论基础
2.1 矩阵变换器的主电路
2.2 矩阵变换器的工作原理
2.3 矩阵变换器开关器件研究
2.3.1 矩阵变换器的开关器件类型
2.3.2 器件换流方法
2.4 矩阵变换器控制策略综述
2.4.1 电压控制策略
2.4.2 空间矢量调制法（SVM）
2.4.3 电流控制策略
2.5 本章小结
第3章 电压源型矩阵变换器的数学模型
3.1 电压源型矩阵变换器电路结构图
3.2 直流偏置电压和传导损耗分析
3.3 电压源型矩阵变换器的数学模型
3.1.1 a-b-c坐标系下的数学模型
3.1.2 d-q-0坐标系下的数学模型
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第4章 电压源型矩阵变换器闭环控制系统设计
4.1 电压源型矩阵变换器标量控制闭环系统
4.2 电压源型矩阵变换器双闭环控制系统
4.2.1 电压控制双闭环控制系统原理
4.2.2 基于滞环电流控制的电压反馈双闭环控制系统结构
4.2.3 滞环电流控制法原理
4.2.4 电压源型矩阵变换器双闭环控制系统的内环电流控制法
4.3 电压源型矩阵变换器电压反馈双闭环反馈系统建模仿真
4.3.1 仿真系统的Matlab/Simulink建模
4.3.2 仿真验证
4.4 本章小结
第5章 电压源型矩阵变换器在风力发电系统中的应用
5.1 风力机的理论基础
5.1.1 风能计算
5.1.2 风力机的特性系数
5.2 变速恒频风力发电系统的研究
5.2.1 最大风能捕获理论
5.2.2 变速恒频风力发电系统
5.3 基于电压源型矩阵变换器的变速恒频风力发电功率转换研究
5.3.1 电压源型矩阵变换器实现功率转换的电路结构
5.3.2 功率转换系统的控制结构
5.4 仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
【参考文献】：
期刊论文
[1]无刷双馈电机在变速恒频风力发电系统中的应用[J]. 张志刚,王毅,黄守道,王耀南. 电气传动. 2005(04)
[2]变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制[J]. 刘其辉,贺益康,赵仁德. 电力系统自动化. 2003(20)
[3]世界风电发展及我国风电发展面临的机遇与问题[J]. 王承煦. 电器工业. 2002(09)
[4]三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计[J]. 史伟伟,蒋全,胡敏强,唐国庆,蒋平. 东南大学学报(自然科学版). 2002(01)
[5]基于PARK变换的空间矢量调制矩阵变换器的暂态分析[J]. 陈希有,陈学允. 中国电机工程学报. 2000(05)
[6]电流滞环控制的矩阵变换器的仿真模型[J]. 汤宁平,方旭阳. 电力电子技术. 1999(05)
[7]滞环控制变流器的开关频率研究[J]. 张加胜,郝荣泰. 电工电能新技术. 1998(01)
本文编号：2937807
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