基于直驱式永磁同步发电机的并联逆变器控制策略研究

摘要

本文以永磁风电机组的风力发电为研究背景，以两并联逆变系统为研究对象。针对并联逆变系统存在的环流问题以及负载突变时并联逆变系统的并网电流动态低问题进行研究，提出基于空间矢量调制技术的环流抑制策略；在传统双闭环PI控制策略的基础上设计PI重复复合控制策略，两种技术相结合从根本上解决了两并联逆变系统的环流及动态性能低的问题，实现两并联逆变模块之间的等功率分配，取得良好的控制效果，大大提高了并联逆变系统的可靠性能。具体研究内容如下：
　　第一，以永磁直驱式风电机组并网发电为研究背景，引出本文所研究的对象两并联逆变器系统。介绍了风力发电的研究现状，并提出风力发电机组并网的关键设备并联逆变器组。分析并联逆变系统的优点以及存在的危害环流问题并给出了目前国内外环流抑制策略的研究现状。
　　第二，分析了单个逆变器的工作原理以及并联逆变系统的环流路径，给出并联逆变器系统的数学模型并用数学模型推导出具体的环流表达式。得到了产生的环流原因，寻找抑制环流的策略。
　　第三，针对两并联逆变系统的环流问题，提出基于移相空间矢量调制技术的环流抑制方法，主要在空间矢量调制技术中引入环流抑制因子，通过改变冗余零序矢量对的作用时间来抑制环流，并搭建Matlab仿真模型，对比了仿真结果，验证了所提出环流抑制策略的有效性和可行性。
　　第四，介绍了两并联逆变器系统双闭环PI控制器的设计过程。为提高系统并网电流动态性能，在双闭环 PI控制器的基础上，提出基于 PI控制器与重复控制器相结合的重复PI复合控制算法并给出具体的设计过程。
　　第五，为验证所提控制策略的有效性，介绍了硬件平台的具体设计过程，主要包括硬件系统和软件系统两个部分，其中硬件系统主要包括电路元件参数计算选取和控制电路设计两方面；软件系统主要包括主程序、中断服务程序及计算子程序等流程图。
　　第六，搭建两并联逆变系统的Matlab/Simulink仿真模型和实验平台，分析和对比了仿真和实验结果，从而验证本文所提的环流抑制策略的有效性。

目录

声明

引言

1 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

1.2 风力发电研究现状

1.3逆变器并联环流抑制研究现状及分析

1.4 本文主要研究内容

2 逆变器并联数学模型及环流原因分析

2.1 逆变器及其谐波简介

2.2 逆变器并联环流初步分析

2.3逆变器并联拓扑模型

2.4 本章小结

3 基于移相空间矢量调制技术的环流抑制方法

3.1 SPWM原理及载波移相原理简介

3.2 SVPWM调制技术

3.3 环流抑制方法分析：

3.4仿真分析

3.5 本章小结

4 三相并网逆变器的控制器设计

4.1 传统双闭环PI控制器的设计

4.2 重复控制与PI控制结合的复合算法

4.3 本章小结

5 并联逆变系统的硬件及软件设计

5.1 硬件系统结构图

5.2 主电路参数选择和设计

5.3 硬件电路设计

5.4 软件系统设计

5.5 本章小结

6 仿真与实验

6.1 仿真模型建立

6.2 仿真结果

6.3 实验结果

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间的学术成果

致谢