直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器降損降噪關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】：隨著化石能源日益枯竭,風(fēng)能日益成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn),風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比重也越來越大。隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增大,對并網(wǎng)變流器技術(shù)的要求也越來越高,總裝機(jī)容量的增大,使得并網(wǎng)風(fēng)電質(zhì)量對系統(tǒng)的影響逐漸增大。針對大容量、高電壓等級的直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng),隨著變流器開關(guān)頻率的增大,開關(guān)器件的損耗和開關(guān)器件產(chǎn)生的高頻噪聲變得不容忽視,因此,研究逆變器降損降噪關(guān)鍵技術(shù)有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)展開研究,分析了該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)、永磁同步電機(jī)(PMSG)、PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型,提出了機(jī)側(cè)整流器和網(wǎng)側(cè)逆變器的控制策略,利用PSCAD搭建模型并仿真驗(yàn)證。著眼于逆變器降噪,提出了采用LLCL型濾波器,分析對比了LLCL型濾波器與常用的L型、LCL型濾波器的結(jié)構(gòu)和特性,以最大限度濾除逆變器開關(guān)頻率附近的噪聲為目的,整定了一組濾波器參數(shù),結(jié)合典型系統(tǒng)模型仿真驗(yàn)證,結(jié)果顯示LLCL濾波器對開關(guān)頻率附近噪聲抑制效果顯著。為了解決在高頻開關(guān)動作時(shí)開關(guān)器件損耗較高的問題,本文提出將ZVT軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用到逆變器中,研究了ZVT軟開關(guān)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對單相等效電路分10個(gè)工作模式展開分析,在給出不同模式下電流走向圖的同時(shí)對輔助諧振電路中諧振電流電壓值進(jìn)行了理論推導(dǎo)。最后針對不同大小的負(fù)載電流,仿真驗(yàn)證了理論推導(dǎo),結(jié)果顯示主電路中的開關(guān)器件開通、關(guān)斷都在零電壓條件下完成,不產(chǎn)生損耗,輔助諧振電路中的輔助開關(guān)管的通斷在零電流條件下完成,不產(chǎn)生損耗。 【關(guān)鍵詞】：永磁同步發(fā)電機(jī) 雙PWM型變換器 LLCL濾波器 空間矢量脈寬調(diào)制 ZVT軟開關(guān)
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464;TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 選題意義及背景8-11
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀8-9
• 1.1.2 主流風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)方式9-11
• 1.2 風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器降損降噪技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 課題的主要工作14-16
• 2 直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及控制策略16-36
• 2.1 風(fēng)機(jī)的分析與建模16-18
• 2.1.1 風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.1.2 最大風(fēng)能捕獲原理17-18
• 2.2 永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.3 網(wǎng)側(cè)PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.4 空間矢量脈沖寬度調(diào)制原理23-28
• 2.4.1 三相空間電壓矢量的分布23-25
• 2.4.2 空間電壓矢量的合成25-28
• 2.5 變流器的控制策略28-32
• 2.6 仿真分析32-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 3 網(wǎng)側(cè)LLCL濾波器的設(shè)計(jì)36-46
• 3.1 濾波器的特性分析36-40
• 3.1.1 典型濾波器的結(jié)構(gòu)對比36-37
• 3.1.2 不同結(jié)構(gòu)濾波器濾波特性對比37-40
• 3.2 LLCL濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 仿真分析41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-46
• 4 直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)ZVT軟開關(guān)逆變器的研究46-62
• 4.1 ZVT軟開關(guān)逆變器的原理46
• 4.2 ZVT軟開關(guān)逆變器輔助電路的諧振分析46-55
• 4.2.1 開通過程的分析47-52
• 4.2.2 關(guān)斷過程的分析52-55
• 4.3 逆變器單相電路仿真分析55-61
• 4.4 本章小節(jié)61-62
• 總結(jié)與展望62-64
• 總結(jié)62
• 研究前景展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文清單68-70
• 致謝70

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