基于精簡矩陣變換器的海上風(fēng)電高壓直流輸電控制策略研究

【摘要】：海上風(fēng)力發(fā)電具有受環(huán)境影響小、風(fēng)能資源豐富、機組年利用小時數(shù)高等優(yōu)點，且風(fēng)電場離海岸越遠，風(fēng)速越大且穩(wěn)定，風(fēng)電場輸出功率更高、更穩(wěn)定。在遠距離輸電中，高壓直流輸電(high voltage direct current transmission，HVDC)比交流輸電具有更高的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和可靠性。海上風(fēng)力發(fā)電與高壓直流輸電結(jié)合是未來風(fēng)力發(fā)電及其電能傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。 換流器是海上風(fēng)力發(fā)電機組和HVDC的核心環(huán)節(jié)，由于海上風(fēng)電地理環(huán)境的特殊性，海上風(fēng)電HVDC對換流器在體積、重量、可靠性、效率等方面提出了更高要求。雖然，基于DC grid的海上風(fēng)電HVDC系統(tǒng)解決了基于AC grid的海上風(fēng)電HVDC存在著的變壓器體積龐大問題，但仍存在不足之處：傳統(tǒng)換流器轉(zhuǎn)換級數(shù)較多，增加了能量損耗；電解電容的使用增加了系統(tǒng)體積和重量的同時，降低了系統(tǒng)可靠性。精簡矩陣變換器(reduced matrix converter，RMC)是從雙級矩陣變換器拓撲中衍生出的一種新型功率變換器，具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換級數(shù)少和可靠性高等優(yōu)點，因此，RMC成為海上風(fēng)電HVDC系統(tǒng)一種理想的功率變換器。目前，雖然在RMC的拓撲、調(diào)制策略、損耗分析等方面的研究取得一定成果，但RMC的換流策略復(fù)雜，亟待改進，且未有文獻能針對具體的風(fēng)電機組提供完整的RMC-HVDC控制策略，而國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究尚屬空白。 本文首先介紹了RMC換流器的拓撲結(jié)構(gòu)及其工作原理，對RMC雙極性電流空間矢量調(diào)制(bipolar current space vector pulse-width modulation，B-C-SVM)策略進行了詳細分析，推導(dǎo)了RMC換流器輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系式，并給出了B-C-SVM的簡化算法。接著，提出了RMC的一種新型兩步換流策略，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：不需要增加電壓/電流硬件檢測電路，成本比較低；每個換流狀態(tài)（即每個矢量）為兩個單相開關(guān)導(dǎo)通，不需要輔助開關(guān)保持驅(qū)動，可防止輸入相短路，減少開關(guān)導(dǎo)通個數(shù)和開關(guān)損耗；換流策略簡單，適用于整個換流區(qū)間；利用開關(guān)關(guān)斷時間遠大于開通時間這一特性，可簡化成一步換流。其次，結(jié)合RMC在HVDC中的應(yīng)用優(yōu)勢，將RMC換流器作為海上風(fēng)電直流風(fēng)電機組的機側(cè)換流器，建立了基于RMC的海上風(fēng)電HVDC系統(tǒng)各個模塊的數(shù)學(xué)模型，提出了基于RMC的海上風(fēng)電HVDC系統(tǒng)的綜合控制策略，實現(xiàn)了直流風(fēng)電機組的最大風(fēng)能追蹤控制、并網(wǎng)有功/無功解耦控制和HVDC功率平衡控制等。最后，建立了基于RMC的海上風(fēng)電HVDC系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果驗證了所提控制策略的正確性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：精簡矩陣變換器 高壓直流輸電 海上風(fēng)力發(fā)電 雙極性空間矢量調(diào)制 兩步換流 最大風(fēng)能追蹤
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM614;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-28
• 1.1 海上風(fēng)力發(fā)電研究背景及意義9-11
• 1.2 海上風(fēng)力發(fā)電研究現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 海上風(fēng)力發(fā)電輸電方式11-12
• 1.2.2 海上風(fēng)電高壓直流輸電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.3 直流風(fēng)力發(fā)電機組研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 研究概況22-26
• 1.3.1 課題研究意義22-23
• 1.3.2 課題研究現(xiàn)狀23-26
• 1.4 本文研究內(nèi)容26-28
• 第2章 電流型 RMC 換流器的雙極性空間矢量調(diào)制28-36
• 2.1 RMC 換流器的拓撲結(jié)構(gòu)28-29
• 2.2 電流型 RMC 換流器的雙極性電流空間矢量調(diào)制策略29-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第3章 RMC 的新型兩步換流策略36-45
• 3.1 四步換流策略36-37
• 3.2 新型兩步換流策略37-40
• 3.3 RMC 換流器的仿真分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 系統(tǒng)的綜合控制策略45-56
• 4.1 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理45-47
• 4.2 機側(cè) RMC 換流器控制策略47-53
• 4.2.1 永磁同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型47-50
• 4.2.2 最大風(fēng)能追蹤原理50-52
• 4.2.3 機側(cè) RMC 換流器的控制策略52-53
• 4.3 并網(wǎng)換流器的控制策略53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 系統(tǒng)仿真分析56-65
• 5.1 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 的仿真模型56-58
• 5.2 基于 RMC 的海上風(fēng)電 HVDC 的仿真分析58-63
• 5.2.1 風(fēng)速變化時系統(tǒng)響應(yīng)58-62
• 5.2.2 電網(wǎng)側(cè)交流電壓擾動響應(yīng)62-63
• 5.3 結(jié)論63-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-66
• 6.1 對本文的總結(jié)65
• 6.2 展望與進一步的研究工作65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果71

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

基于矩陣變換器的AC/DC變換器    文鋒;姜久春;郭慧萍;

矩陣變換器電壓型兩步換流策略及實現(xiàn)    王興偉;林樺;佘宏武;何必;

永磁風(fēng)力發(fā)電機分布式直流并網(wǎng)動態(tài)電壓解耦補償控制    唐任遠;張洪陽;張志鋒;朱建光;

高壓直流輸電系統(tǒng)中的全橋直流變壓器研究    陳曦;肖嵐;陳哲;龔春英;

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤控制    劉其輝,賀益康,趙仁德

永磁直驅(qū)風(fēng)電機組的雙PWM變換器協(xié)調(diào)控制策略    姚駿;廖勇;莊凱;

基于直流電網(wǎng)的非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)及其控制策略    陳杰;張先進;龔春英;嚴仰光;

基于DPC的海上風(fēng)場VSC-HVDC變流器控制策略    王國強;王志新;張華強;鄭健;楊興武;邵崢達;

基于矩陣變換器的開關(guān)電源及其仿真研究    劉文良;閻彥;王杰;

電壓源換流器高壓直流輸電技術(shù)最新研究進展    湯廣福;賀之淵;滕樂天;易榮;何維國;

雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)有功和無功功率的解耦控制    許琤;王輝;譚健;

雙饋異步發(fā)電機組控制策略的仿真分析    李大虎;石新春;

風(fēng)力發(fā)電中的變速恒頻技術(shù)綜述    王瑞艦;葛書鑫;

矩陣整流器輸入與輸出濾波器特性的研究    張哲民;楊喜軍;楊興華;姜建國;

新型矩陣式變頻器在變頻電梯中的應(yīng)用    鄧波;潘登;郭燦;

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)綜述    方蒽;

基于負載電流前饋的風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器控制    鄭重;楊耕;

基于MPPT的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略    張豪;邵國慶;邵松;

兆瓦級永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中背靠背變流器系統(tǒng)的設(shè)計    肖飛;王顥雄;陳明亮;劉勇;

矩陣變換器的電壓型換流策略研究    張文勝;張軍;蘇冠敏;

基于模糊邏輯的變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤控制    肖運啟;徐大平;呂躍剛;

基于閉環(huán)增益成形的風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)速魯棒控制    趙林坤;樊紹勝;

基于Zeta電路的一種新型矩陣變換器研究    朱建林;向禮丹;柳莎莎;張小平;

自抗擾控制技術(shù)在變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用    周雪松;李超;馬幼捷;李季;于陽;

Unified Model for Doubly-fed Wind Generator System and Its Application in Controllers' Coordination    

Modeling and Control on Grid-connected Inverter Stage of Two-stage Matrix Converter for Direct-drive Wind Power System    

Unified Model for Coordinated Control of Permanent Magnet Synchronous Wind Generator System    

基于DSP與FPGA的間接矩陣變換器多機傳動系統(tǒng)實現(xiàn)    梅楊;呂志剛;李正熙;

帶負載電流前饋的三相電壓型PWM整流器的控制策略研究    高立東;陳阿蓮;杜春水;張承慧;

電網(wǎng)電壓跌落時雙饋感應(yīng)風(fēng)電機組聯(lián)網(wǎng)運行分析及實證研究    嚴干貴;周志強;穆鋼;王曉波;鄭太一;崔楊;董存;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

浮力擺式波浪能發(fā)電裝置關(guān)鍵技術(shù)研究    張大海

非并網(wǎng)風(fēng)電直供系統(tǒng)方案設(shè)計及控制策略研究    劉慧芳

永磁風(fēng)力發(fā)電機分布式直流并網(wǎng)變流器的研究與實現(xiàn)    張洪陽

矩陣變換器控制技術(shù)研究及其應(yīng)用    佘宏武

永磁同步直驅(qū)型全功率風(fēng)機變流器及其控制    汪令祥

分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越問題的若干關(guān)鍵技術(shù)研究    蔚蘭

基于矩陣變換器勵磁的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行控制策略研究    李輝

矩陣變換器若干關(guān)鍵問題研究    孫堯

風(fēng)電場有功功率控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    鄭剛

風(fēng)電機組變槳距實驗平臺數(shù)字物理混合設(shè)計及仿真    楊先有

雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)穩(wěn)定性研究    張忠志

大型換流變壓器損耗分析與計算    劉旸

小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電能品質(zhì)控制方法研究    劉萍

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行仿真及諧波特性研究    李斌

兆瓦級變漿距風(fēng)力發(fā)電機組智能控制系統(tǒng)的研究    趙陽

大規(guī)模雙饋型風(fēng)電場異常脫網(wǎng)特性分析    孟磊

雙饋發(fā)電機勵磁模糊控制實驗研究    欒曉偉

兆瓦級永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制研究    王仲勛

間接矩陣變換器控制策略的研究    郭春來

直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越研究    張憲平;

幾種雙饋式變速恒頻風(fēng)電機組低電壓穿越技術(shù)對比分析    臧曉笛;

風(fēng)力發(fā)電中的變速恒頻技術(shù)綜述    王瑞艦;葛書鑫;

等值損耗功率法在風(fēng)電場等值計算中的應(yīng)用    藺紅;晁勤;

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)變流器研究    王志業(yè);張傳金;

風(fēng)力發(fā)電機兩種主要機型的對比    陳秋明;李紅梅;

VSC-HVDC控制器抑制風(fēng)電場電壓波動的研究    魏曉光;湯廣福;魏曉云;遲永寧;

矩陣變換器變步長換流策略    馬星河;譚國俊;方永麗;汪旭東;袁世鷹;

極槽匹配對直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機性能的影響    張岳;王鳳翔;周浩;張國衛(wèi);

無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制策略與實現(xiàn)    楊元侃;惠晶;

永磁風(fēng)力發(fā)電機分布式直流并網(wǎng)變流器的研究與實現(xiàn)    張洪陽

雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制    楊淑英

無刷雙饋變速恒頻風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)研究    劉偉

直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機組建模及其控制系統(tǒng)仿真研究    張梅

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的PWM變流技術(shù)研究    張奇?zhèn)?/span>

交流勵磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究    王旭辰

用于永磁同步電動機矢量控制的矩陣變換器新型離散控制技術(shù)    葛紅娟,穆新華,周波,張紹

直接實現(xiàn)式矩陣變換器換流方法的改進    陳希有,韋奇

基于固定環(huán)寬的矩陣變換器的滯環(huán)電流控制策略的研究    王輝,盧娟,杜建輝,張志學(xué),王耀南

空間矢量調(diào)制矩陣變換器閉環(huán)控制的研究    王毅,陳希有,徐殿國

矩陣變流器:技術(shù)述評    陳伯時;孟慶宗;Patrick W. Wheerler;Jose Rodrguez;

一種新穎的多電平矩陣變換器的建模與仿真    張華強,王新生,王立國,REZA Hadian,徐殿國

大容量變頻調(diào)速技術(shù)    黃立培,鄧毅晟

矩陣變換器的開關(guān)換流技術(shù)研究    張弢,許鎮(zhèn)琳,劉旻

雙電壓合成矩陣變換器閉環(huán)控制的研究    王毅,陳希有,徐殿國

基于PARK變換的空間矢量調(diào)制矩陣變換器的暫態(tài)分析    陳希有,陳學(xué)允

基于矩陣變換器的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制    林偉杰;劉棟良;吳秋軒;

矩陣變換器及其空間矢量調(diào)制技術(shù)的改進    何智星;金愛娟;林珊;

矩陣變換器的多電平電路拓撲結(jié)構(gòu)與模型    羅培;朱建林;李利娟;

基于Zeta電路的一種新型矩陣變換器研究    朱建林;向禮丹;柳莎莎;張小平;

一種基于數(shù)學(xué)構(gòu)造的矩陣變換器調(diào)制策略    粟梅;余岳;孫堯;桂衛(wèi)華;

矩陣變換器控制方法研究    李明;王軍;陳愛麗;鞏敦衛(wèi);

矩陣變換器異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究    李明;馬小平;陳斌;

新型通用變頻器——矩陣變換器    何必;張曉鋒;

矩陣式變換器開關(guān)函數(shù)算法實現(xiàn)及仿真    楊國良;李惠光;

CPLD在矩陣變換器半自然兩步換流中的應(yīng)用    康現(xiàn)偉;于克訓(xùn);劉志華;

我國特高壓電網(wǎng)建設(shè)拉開大幕    記者 瞿劍

特高壓：打造四川水電基地的必然選擇(一)    

四川—上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程開工    記者 張長浩 姚雷 黃興勇

西電東送再添“生力軍”    許紅洲

安徽送變電公司創(chuàng)四個“世界之最”    陳敬農(nóng)

特高壓直流輸電示范工程投入試運行    記者 劉文碩　通訊員 包鵬 方惠忠 楊忠福

急需建立相關(guān)標準體系    徐建華

特高壓直流輸電前程似錦    姚雷舒文雯

擱置爭議 四川至上海特高壓直流輸電工程開工    漆小均

特高壓直流示范工程成套設(shè)計通過審查    記者 姚雷 武星

矩陣變換器控制技術(shù)研究及其應(yīng)用    佘宏武

基于矩陣變換器勵磁的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行控制策略研究    李輝

矩陣變換器若干關(guān)鍵問題研究    孫堯

矩陣變換器—永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)運行控制    閻彥

矩陣變換器—永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性研究    宋鵬

矩陣變換器調(diào)制策略優(yōu)化及應(yīng)用分析    唐釀

矩陣變換器的空間矢量調(diào)制、系統(tǒng)集成及應(yīng)用研究    王勇

交—交矩陣變換器控制策略及提高電壓傳輸比研究    郭有貴

矩陣變換器供電的交流勵磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究    湯寧平

矩陣變換器及其電機驅(qū)動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭前崗

基于精簡矩陣變換器的海上風(fēng)電高壓直流輸電控制策略研究    龍美志

間接式矩陣變換器的研制    冀曉帆

基于電流矢量的矩陣變換器—直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究    鄭劍武

矩陣變換器在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用    彭陽輝

矩陣變換器及其在風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用    郭傳勇

提高矩陣變換器電壓傳輸比的控制策略研究    孟祥志

間接矩陣變換器控制策略的研究    郭春來

間接矩陣變換器驅(qū)動異步電機調(diào)速系統(tǒng)的高性能控制策略研究    楊賀升

矩陣變換器的自抗擾閉環(huán)控制及實驗研究    楊亮

矩陣變換器控制策略及其在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    楊佳麗