MW级变速恒频双馈风力发电系统网侧变换器研究

摘要

在能源日益短缺和污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能开发利用具有十分重要的意义。大功率的风力发电技术研究也成为目前的热点。本文主要研究应用于MW级双馈风力发电机组中的网侧变换器。本文分析了网侧变换器的原理,拓扑结构,建立了同步旋转dq坐标下的网侧变换器数学模型,给出了电压电流双闭环控制策略及PI调节器参数计算方法。讨论了变换器交流侧电感的设计方法,同时提出将LCL滤波器应用于网侧变换器,并给出了设计方法。探讨了不平衡电网条件下的网侧变换器的控制策略,并给出消除交流侧负序电流的方法。本文应用Matlab/Simulink建立仿真模型进行仿真分析。仿真结果表明文中提出的方法能够使MW级风力发电系统网侧变换器获得较好的性能,为其工程应用提供可靠参考。

目录

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第一章 绪论

1.1 风力发电发展概况

1.1.1 发展风力能源的重要性

1.1.2 风能和风力发电

1.1.3 世界风能发展现状

1.1.4 中国风能发展现状

1.2 风力发电技术发展概况

1.3 本文的主要研究内容

第二章 网侧变换器的原理及控制

2.1 网侧变换器的原理

2.1.1 三相静止坐标下的网侧变换器数学模型

2.1.2 三相静止坐标与同步旋转 dq 坐标变换关系

2.1.3 同步旋转 dq 坐标下的网侧变换器数学模型

2.2 网侧变换器的控制策略

2.2.1 同步旋转 dq 坐标下的电压、电流双闭环控制

2.2.2 电流内环的设计

2.2.3 电压外环的设计

第三章 网侧变换器滤波电感设计及仿真分析

3.1 网侧变换器滤波电感设计

3.2 仿真模型的建立

3.2.1 网侧变换器的仿真模型

3.2.2 SVPWM 的基本原理

3.2.3 基于 Simulink 模块的 SVPWM 的实现

3.3 仿真结果及分析

第四章 网侧变换器 LCL 型滤波器分析与设计

4.1 LCL 滤波器分析

4.2 LCL 滤波器设计

4.3 仿真结果及分析

第五章 电网不平衡下的网侧变换器的控制分析

5.1 电网不平衡时的网侧变换器分析

5.1.1 电网不平衡时的网侧变换器数学模型

5.1.2 电网不平衡电动势的检测

5.2 电网不平衡时的网侧变换器控制

5.3 仿真结果及分析

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况