直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制策略研究

【摘要】：風(fēng)能作為綠色無(wú)污染的可再生能源具有良好的發(fā)展前景，目前世界各國(guó)都日益重視風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以其固有的優(yōu)勢(shì)引起了廣泛關(guān)注，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，而全功率變流器控制技術(shù)是直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)，變流器性能直接影響到系統(tǒng)的性能。多數(shù)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用雙PWM變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有功率因數(shù)可控、交流側(cè)電流正弦化、能量雙向流動(dòng)的特點(diǎn)。 由于直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變流器的數(shù)學(xué)模型的非線性特性，為提高控制器的控制精度，針對(duì)機(jī)側(cè)變流器提出了無(wú)源與外環(huán)電壓PI、無(wú)源與PI、無(wú)源與ADRC相結(jié)合的混合控制策略；而網(wǎng)側(cè)變流器提出了無(wú)源控制策略、無(wú)源與PI相結(jié)合的混合控制策略，建立了數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了雙PWM變流器的無(wú)源混合控制器，并采用阻尼注入的方法對(duì)控制器進(jìn)行了優(yōu)化，最后所設(shè)計(jì)的控制器具有算法簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)參數(shù)少、動(dòng)態(tài)性能良好等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)MATLAB仿真和基于TMS320F28335DSP的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明變流器實(shí)現(xiàn)了交流電流正弦化、單位功率因數(shù)并網(wǎng)，具有優(yōu)良的并網(wǎng)性能，驗(yàn)證控制策略的可行性。 對(duì)直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越提出了一種以無(wú)源控制為主、PI控制為輔的控制策略。為了加強(qiáng)永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越能力和輸出功率的穩(wěn)定性，本文提出將網(wǎng)側(cè)的電壓跌落信號(hào)反饋到整流側(cè)，作為整流側(cè)輸出功率的參考值，減少了直流端的功率不平衡。仿真結(jié)果表明電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，機(jī)側(cè)變流器輸出功率降低，直流側(cè)電壓能夠快速跟蹤期望值，網(wǎng)側(cè)變流器基本實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了低電壓穿越，具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 【關(guān)鍵詞】：直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng) 雙PWM變流器 無(wú)源混合控制 注入阻尼
【學(xué)位授予單位】：北京信息科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM46;TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 本課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越研究11-12
• 1.3 電壓型 PWM 變流器的非線性控制策略12-14
• 1.3.1 反饋線性化控制12
• 1.3.2 基于 Lyapunov 穩(wěn)定性的控制12-13
• 1.3.3 直接功率控制13
• 1.3.4 基于自抗擾技術(shù)的控制13-14
• 1.3.5 基于無(wú)源控制理論的控制14
• 1.4 論文主要工作和內(nèi)容14-15
• 第2章 直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)雙 PWM 變流器建模及 SVPWM 調(diào)制15-24
• 2.1 雙 PWM 變流器數(shù)學(xué)模型15-17
• 2.1.1 機(jī)側(cè) PWM 變流器建模15-16
• 2.1.2 網(wǎng)側(cè) PWM 變流器建模16-17
• 2.2 SVPWM 調(diào)制技術(shù)17-23
• 2.2.1 SVPWM 調(diào)制原理17-19
• 2.2.2 SVPWM 推導(dǎo)19-23
• 2.3 小結(jié)23-24
• 第3章 PWM 整流器無(wú)源混合控制策略24-40
• 3.1 無(wú)源控制理論概述24-25
• 3.2 PWM 整流器 EL-II 建模25-26
• 3.3 無(wú)源混合控制器設(shè)計(jì)26-32
• 3.3.1 混合控制器設(shè)計(jì)——EL-I+外環(huán)電壓平方 PI26-29
• 3.3.2 混合控制器設(shè)計(jì)——EL-I+ADRC29-31
• 3.3.3 混合控制器設(shè)計(jì)——EL-II+PI31-32
• 3.4 PWM 整流器仿真研究32-39
• 3.4.1 EL-I+外環(huán)電壓平方 PI 仿真研究32-34
• 3.4.2 EL-I+ADRC 的仿真研究34-36
• 3.4.3 EL-II+PI 的仿真研究36-39
• 3.5 小結(jié)39-40
• 第4章 并網(wǎng)逆變器無(wú)源混合控制策略40-52
• 4.1 并網(wǎng)逆變器 PCHD 模型40-41
• 4.2 并網(wǎng)逆變器無(wú)源混合控制器設(shè)計(jì)41-46
• 4.2.1 并網(wǎng)逆變器混合控制設(shè)計(jì)——EL-I+PI41-43
• 4.2.2 并網(wǎng)逆變器混合控制設(shè)計(jì)——PCHD+外環(huán)解析法43-46
• 4.2.3 并并網(wǎng)逆變器混合控制設(shè)計(jì)——EL-II+PI46
• 4.3 并網(wǎng)逆變器仿真研究46-51
• 4.3.1 并網(wǎng)逆變器——EL-I+PI 仿真研究46-47
• 4.3.2 并網(wǎng)逆變器——PCHD+外環(huán)解析法仿真研究47-49
• 4.3.3 并網(wǎng)逆變器——EL-II+PI 仿真研究49-51
• 4.4 小結(jié)51-52
• 第5章 直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越研究52-62
• 5.1 變流器功率模型52-54
• 5.1.1 機(jī)側(cè)變流器的 EL 功率模型52-53
• 5.1.2 網(wǎng)側(cè)變流器的 EL 功率模型53-54
• 5.2 功率控制器的設(shè)計(jì)54-57
• 5.2.1 機(jī)側(cè)變流器控制器的設(shè)計(jì)54-55
• 5.2.2 網(wǎng)側(cè)變流器控制器的設(shè)計(jì)55-57
• 5.3 仿真研究57-61
• 5.3.1 機(jī)側(cè)變流器仿真研究58-59
• 5.3.2 網(wǎng)側(cè)變流器仿真研究59-61
• 5.4 小結(jié)61-62
• 第6章 基于 DSP 的變流器實(shí)驗(yàn)研究62-73
• 6.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)62-65
• 6.1.1 TMS320F28335 概述62-63
• 6.1.2 智能功率模塊（IPM）設(shè)計(jì)63-64
• 6.1.3 電壓電流采樣電路設(shè)計(jì)64-65
• 6.2 PWM 整流器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析65-68
• 6.3 并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析68-71
• 6.4 小結(jié)71-73
• 第7章 總結(jié)與展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果78-79
• 致謝79

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“訓(xùn)風(fēng)”領(lǐng)域試比高    劉一丹

金風(fēng)科技引進(jìn)變流器模塊技術(shù)    本報(bào)記者 李瞧

突破電網(wǎng)適應(yīng)性瓶頸國(guó)內(nèi)首臺(tái)5兆瓦風(fēng)電變流器亮相    本報(bào)記者 馬亮

國(guó)電1.5兆瓦風(fēng)機(jī)變流器在保下線    記者 謝輝

IR新型變流器用芯片組投放市場(chǎng)    文宇

江蘇大全研發(fā)2兆瓦風(fēng)電變流器    胡圣海

本地化進(jìn)程加速 Converteam攜5兆瓦變流器搶灘中國(guó)    本報(bào)記者 馬亮

株洲所完成一國(guó)家863項(xiàng)目    通訊員 雷新安

大全2兆瓦級(jí)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流器通過(guò)鑒定    通訊員 胡圣海

兆瓦級(jí)雙饋式三電平風(fēng)電變流器關(guān)鍵技術(shù)研究    李淵

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雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雙變流器優(yōu)化聯(lián)合控制    賈俊川

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