双馈异步风力发电系统网侧PWM变换器的研究

摘要

风能作为一种可再生能源,越来越受到人们的重视,风力发电技术的研究也日益深入和成熟,目前变桨距变速恒频风力发电技术成为未来风电技术的趋势,而双馈异步风力发电技术也越来越多的应用在大型风电设备中,相对于直驱永磁风力发电机变换器来说双馈异步发电机交流励磁变换器只需要1/4的功率转换,因而具备成本优势在变速恒频风电系统中被广泛采用,本课题正是基于这一背景对双馈异步风力发电系统网侧变换器进行了分析和研究。 论文论述风力发电技术的发展现状,分析了双馈异步风力发电系统的工作原理；对比分析了双馈异步风力发电系统交流励磁装置网侧变换器的控制方法,建立了基于电压电流双闭环控制的网侧变换器的数学模型和控制框图,利用Matlab/Simulink仿真软件模拟了网侧变换器在单位功率因数整流、单位功率因数逆变、突减负载和整流到逆变转换等状况下的运行控制,仿真结果表明所建立的数学模型和控制方式的正确性和有效性。 在此基础上搭建了一套基于DSP(TMS320LF2407A)的网侧变换器控制电路,并进行了实验研究,试验结果表明电压电流双闭环控制策略有效的实现了直流侧电压跟踪给定值、有功电流和无功电流的独立控制和网侧变换器能量双向流动的性能,所构建的硬件电路实现了系统故障检测自动保护,SVPWM输出控制等功能。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1风力发电研究的背景和意义

1.2国内外风力发电的现状和趋势

1.2.1世界风力发电的现状

1.2.2我国风力发电的现状

1.2.3风力发电技术的研究现状

1.3论文主要任务和各部分的主要内容

2双馈异步风力发电系统网侧变换器的基本理论及仿真

2.1 双馈异步风力发电系统能量流动关系及其对三相变换器的要求

2.2网侧PWM变换器的原理及常用的控制策略

2.2.1 网侧PWM变换器的基本原理

2.2.2三相PWM变换器的控制策略

2.3三相PWM变换器空间电压矢量(SVPWM)调制方法

2.3.1空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)

2.3.2 SVPWM的原理、算法与合成

2.4三相PWM变换器的参数选取

2.4.1三相PWM变换器直流侧电压的选取原则

2.4.2三相PWM变换器交流侧电感的选取原则

2.4.3三相PWM变换器直流侧支撑电容的设计

2.5网侧变换器的数学建模

2.5.1基本的坐标变换关系

2.5.2电压电流双闭环控制策略下网侧PWM变换器的数学模型

2.6网侧PWM变流器的仿真与分析

2.6.1 网侧PWM变流器的仿真模型

2.6.2不同状况下的仿真波形及结果分析

2.7本章小结

3变速恒频风力发电网侧PWM变换器的设计

3.1系统硬件电路设计

3.1.1智能功率模块IPM(Intelligent Power Modules)

3.1.2 DSP的基本框架

3.1.3信号检测及处理电路设计

3.1.4脉冲发生电路

3.2系统软件设计

3.2.1控制程序流程图

3.2.2控制算法

4实验结果及分析

5全文总结

致 谢

参考文献

在校期间所发表的论文