風(fēng)電機(jī)組可逆功率變換器PWM控制方法的研究

【摘要】：在新型能源利用率增加的同時,風(fēng)力發(fā)電也在逐年增加,這就加大了對風(fēng)電機(jī)組的容量和效率的要求。在此背景下,本文就如何提高變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)的可逆功率變換器效率等問題進(jìn)行了研究?；谑】萍及l(fā)展計劃項目,本文首先研究了在目前的形式下適合做可逆功率變換器的五種器件,并且對這五種器件進(jìn)行了對比,通過對比得出雙PWM變換器是目前技術(shù)條件下最有優(yōu)勢條件的變換器,而未來發(fā)展方向會是多電平式變換器。在雙PWM變換器的網(wǎng)側(cè)PWM變換器的研究中,提出了用于負(fù)載擾動分析的網(wǎng)側(cè)PWM變換器簡化等效電路,深入剖析了網(wǎng)側(cè)PWM變換器在傳統(tǒng)控制方式下只有d軸電流可供控制,致使負(fù)載突變時動態(tài)響應(yīng)受到限制的問題。對此,提出iq≠0動態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方案。仿真結(jié)果表明,該方案可以較大程度地提高網(wǎng)側(cè)PWM變換器的抗負(fù)載擾動性能。對網(wǎng)側(cè)PWM變換器的無電網(wǎng)電壓傳感器控制技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了一種基于虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的無電網(wǎng)電壓傳感器的矢量控制方案,解決了初始虛擬電網(wǎng)磁鏈準(zhǔn)確觀測的難點,使網(wǎng)側(cè)PWM變換器不用對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣即可實現(xiàn)矢量控制,省去了電網(wǎng)電壓傳感器及其處理電路但并不影響其控制性能,仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出方案的良好控制性能。在轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器的研究中,在電網(wǎng)電壓恒定的情況下對DFIG矢量形式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化,進(jìn)行了基于定子電壓定向的轉(zhuǎn)子電流環(huán)控制器的設(shè)計研究。深入分析了DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤的機(jī)理和實現(xiàn)的方案,設(shè)計了基于定子電壓定向矢量控制、實現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤、有功和無功功率解藕的DFIG的控制方案。最后,將分別設(shè)計的網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)組成了整體的可逆功率變換器進(jìn)行了仿真研究,實驗結(jié)果顯示,本文提出的改進(jìn)思想是正確的,能夠滿足DFIG運行中的指標(biāo),并且在電網(wǎng)電壓穩(wěn)定時動態(tài)和靜態(tài)性能都很好。由此表明了此設(shè)計方案對DFIG來說是正確的。 【關(guān)鍵詞】：變速恒頻 風(fēng)力發(fā)電 交流勵磁 雙PWM變換器 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TM614
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題背景與研究意義7-9
• 1.1.1 國外風(fēng)電發(fā)展情況8-9
• 1.1.2 國內(nèi)風(fēng)電發(fā)展情況9
• 1.2 風(fēng)力機(jī)類型9-11
• 1.3 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第二章 變速恒頻雙饋發(fā)電系統(tǒng)基本原理及變換器選型13-25
• 2.1 變速恒頻運行基本原理13-14
• 2.2 變換器的選型14-22
• 2.2.1 雙PWM變換器14-15
• 2.2.2 雙源并聯(lián)型15-17
• 2.2.3 晶閘管變換器17-19
• 2.2.4 矩陣式變換器19-20
• 2.2.5 多電平式變換器20-22
• 2.3 五種變換器比較22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 網(wǎng)側(cè)PWM變換器的設(shè)計25-32
• 3.1 主要電路及控制實現(xiàn)25-27
• 3.2 控制目標(biāo)及運行控制策略27-29
• 3.3 網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)的仿真29-31
• 3.4 實驗結(jié)果分析31-32
• 第四章 機(jī)側(cè)PWM變換器設(shè)計32-48
• 4.1 機(jī)側(cè)的功能與控制32-33
• 4.2 ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型33-37
• 4.3 DFIG在d、q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型37-40
• 4.3.1 坐標(biāo)變換37-38
• 4.3.2 數(shù)學(xué)模型38-40
• 4.3.3 DFIG電壓方程簡化40
• 4.4 電壓方程的矢量形式40-42
• 4.4.1 d、q坐標(biāo)系下的矢量形式40-41
• 4.4.2 DFIG矢量形式電壓方程在電網(wǎng)電壓恒定下的簡化41-42
• 4.5 定子磁連矢量的定向控制42-44
• 4.6 系統(tǒng)仿真44-45
• 4.7 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析45-47
• 4.8 本章小結(jié)47-48
• 第五章 DFIG中可逆變換器的仿真48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 系統(tǒng)仿真模型48-51
• 5.2.1 風(fēng)力機(jī)仿真模型48-49
• 5.2.2 系統(tǒng)其它模塊仿真模型49-50
• 5.2.3 整機(jī)系統(tǒng)仿真模型50-51
• 5.3 仿真結(jié)果分析51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 第六章 結(jié)論55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 作者簡介61
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果61-62

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