功率控制的风力发电并网变流器研究

北京交通大学硕士学位论文基于直接功率控制的风力发电并网变流器研究姓名：苏晓东申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：梁晖20080601基于直接功率控制的风力发电并网变流器研究作者：苏晓东学位授予单位：北京交通大学相似文献(10条)1.期刊论文罗勇.金新民.童亦斌.LUOYong.JINXin-min.TONGYi-bin风力发电并网变流器直接功率控制研究-电气传动2008,38(11)针对风力发电并网变流器,研究了一种新的控制策略直接功率控制.该控制策略检测并网的电压与电流,计算出瞬时的有功与无功功率,与给定的有功与无功功率进行比较,根据并网电压矢量所在的扇区,按开关表给出开关管的控制信号.通过直接对系统的有功与无功进行控制,并网变流器能方便地实现以单位功率因数向电网馈送能量.对该控制策略进行了详细介绍,仿真了并网条件下的工作状况,验证了该控制策略的可行性.2.学位论文张强风力发电并网变流器工程问题研究2006改善能源结构，发展新的可再生能源，减轻对环境的污染，提高电能质量，已成为我国能源工业关注的一个热点。风能不仅是目前最有开发利用前景的一种新能源，而且是应用技术最成熟的可再生能源，随着风能的开发和利用，风力发电相关技术也取得了显著的进步，并逐渐成为能源技术中的一个重要分支。本文主要研究当前风能利用中的并网变流器与相关工程技术问题。本文的主要研究内容有：1.三相电压源型并网变流器的拓扑结构与控制策略研究。详细分析风力发电用并网变流器拓扑与工作特点，根据变流器在三相静止坐标系的数学模型，利用Matlab/Simulink建立了基于开关函数的仿真模型和控制系统研究平台，分析了PWM信号对变流器输出波形的影响。2.针对采用不同滤波器结构的并网变流器控制系统进行研究。对比了采用不同控制变量进行网侧电流控制时并网变流器系统的稳定性。针对采用T型滤波器的大功率风力发电用并网变流器系统，提出利用变流器输出电流闭环控制与电压电流双前馈补偿相结合的控制策略，并对控制系统进行了仿真设计，分析了电网电压前馈和电流前馈对控制系统的动态性能与静态性能的影响，并通过仿真实验证明，采用该控制策略的变流器系统不仅响应速度快而且具有较好的抗干扰性和鲁棒性。3.从稳态和瞬态两个角度，分析了电压型PWM变流器常采用的L滤波器电感参数的约束条件。在此基础上，针对大功率并网变流器的PWM信号开关频率较低，导致输出电流中含有较大的开关频率谐波，采用典型L滤波器抑制需要较大电感量，为有效抑制低开关频率造成的电流谐波同时降低输出滤波器电感设计，在并网变流器中引入T型滤波器取代典型的电感滤波器，并给出了T型滤波器的约束条件和工程设计方法。仿真实验证明采用T型滤波器可以提高并网变流器的输出电能质量，降低滤波器的体积和成本。4.对风力发电用大功率并网变流器的主电路进行了研究。结合IGBT的工作特点和性能参数，对大功率IGBT所采用的驱动电路进行了设计，并给出大功率IGBT驱动电流，驱动功率和门极电阻的工程计算方法；同时为保障并网变流器主电路安全工作，防止大功率IGBT由于过压损坏，提供了充放电型RCD缓冲电路(snubber电路)的工程设计方法。5.建立110kW变速恒频双馈风力发电系统模拟平台，具体工作包括：核心部件的选择和系统总体硬件设计，基于TMS320LF2407控制的包括并网变流器和转子侧变流器的四象限变流系统的开发，并进行了模拟系统并网发电相关实验，实验结果验证了滤波器设计的有效性和系统控制策略的正确性和鲁棒性。3.期刊论文谢震.张兴.杨淑英.郭栋.XieZhen.ZhangXing.YangShuying.GuoDong直驱型风力发电用并网变流器控制策略-农业机械学报2008,39(11)针对大功率直驱型风力发电系统中并网变流器输出电流含有较大电流谐波的问题,在并网变流器中引入LCL型滤波器取代典型的电感滤波器,针对由此对系统带来的不稳定性,采用并网变流器电流间接控制结合电网电压前馈补偿的控制策略.针对直驱型风力发电系统在电网电压不对称下运行,采用一种双幽锁相环技术,构建了15kW直驱型风力发电模拟平台,实验结果证明并网变流器可以稳定运行,同时具有较好的动静态性能.4.会议论文胡顺全直驱式风力发电并网变流器装置2007从控制原理,电路拓扑,技术特点,实验分析等方面简明扼要地阐述了直驱式风力发电并网变流器.此变流器网侧功率因数高,电流总谐波(THD)小,动态响应快,呈电流源特性,易于多单元并联.5.学位论文罗勇风力发电并网变流器直接功率控制研究2008风力发电产业是现在以及未来几十年全世界大力发展的产业。针对直驱永磁同步发电机风电机组实验平台中的网侧变流器，本文研究了其直接功率控制的实现。本文建立了三相电压型PWM整流器在三相静止、两相静止及两相旋转坐标系中的数学模型。在此基础上对三相电压型PWM整流器的直接功率控制进行了详细的理论分析，介绍了其具体的实现方法，推导了采用直接功率控制策略的三相电压型PWM整流器的主电路设计依据，同时进行了整流及并网工况下的仿真分析及验证。针对常规直接功率控制存在的不足，简要介绍了从开关表、功率计算以及调制方法方面提出的改进策略。对于三相电压型PWM整流器广泛使用的电压空间矢量控制策略，本文也进行了简要介绍。本文介绍了实验平台主电路及控制装置。控制装置包括电源板、数字I/O板、DSP控制板、驱动板、驱动电源输入板，详细介绍了DSP控制板的组成，包括中央处理单元、模拟信号调理电路和通讯单元。对控制程序进行了简单介绍，给出了主程序和部分中断程序流程图。在实验平台上进行了并网变流器的空载实验、并网变流器背靠背实验、不控整流系统联调实验、主动整流系统联调实验和主动整流工况下变流器系统动态性能联调试验，实验结果表明系统达到了设计要求。6.期刊论文童亦斌.梁晖.唐芬.周飞.TONGYi-bin.LIANGHui.TANGFen.ZHOUFeiIGCT器件在风力发电并网变流器中的应用-电力电子技术2008,42(4)1GCT是一种基于GTO结构的新型大功率半导体开关器件.IGCT在电压和功率等级、效率、可靠性以及变流器结构设计等方面具有显著的特点和优势,非常适合大功率变流装置的应用要求.在此,简单介绍了风力发电技术的发展趋势,以及全功率变流风力发电系统的结构和特点.结合IGCT的工作原理和性能,分析了IGCT器件在风力发电并网变流器中的应用;此外,还介绍了国产IGCT器件技术的发展现状和试验情况.7.期刊论文刘军.周国仲.LIUJun.ZHOUGuozhong风力发电并网变流器的设计-低压电器2009,(19)针对并网型分散式风力发电系统的需求,设计了能够实现并网运行的变流器.该变流器应用ZVS-PWM技术和平均电流模式控制方法,并采用最大电流自动均流法实现多机并联均流.实验结果表明该设计能够明显减少风电功率变换过程中的损耗,并且输出电流稳定,不会形成大幅震荡,证明该设计的正确性.8.会议论文张强.张崇巍.谢震双馈风力发电系统并网变流器设计2006在双馈风力发电系统中,为克服由于阵风所带来的功率扰动,提出了一种采用电感电流前馈的并网变流器控制方法,该方法在电流内环中将网侧滤波器中的电感电流用作前馈,以期得到快速电流响应.并基于拓扑和数学分析描述了该控制策略的原理.实验系统中予以验证.结果表明该策略有效地改善了交流侧的功率因数,提高了系统的抗扰性.9.学位论文平定钢风力发电并网变流器实验平台的设计与研究2008风能作为新能源的一个重要组成部分，是新能源中技术中最成熟、最具开发条件和广阔商业化前景的一种发电方式。风力发电技术因此也受到了世界各国的充分重视，成为了研究的热点。模块并联是提高变流器系统总功率，实现冗余设计的一个重要途径。本文分析了三种模块并联技术的优缺点，得出采用线路级并联较适合本系统的结论。在此基础上，采用载波移相技术，提高系统的等效开关频率，从而减小输出电流纹波，减轻对滤波器的设计。滤波器性能对系统也非常重要。LCL滤波器在获得较好的滤波效果的同时，能够减小总的电感量，从而提高系统的输出能力，提高响应速度。文章对LCL滤波器的设计方法进行了详细介绍。本文对直流侧平面母线技术进行了介绍。平面母线技术能够减小系统直流侧的寄生电感，减小IGBT的关断电压尖峰，有利于保护功率模块，增强系统运行的安全性，提高系统运行寿命。文章对变流器主电路控制系统设计方法进行了介绍。通过建模，采用PI进行补偿网络的设计，使系统能够闭环稳定运行。本文对FPGA实现多路PWM通道扩展技术进行了介绍。利用FPGA能够方便地生成多路PWM信号，较好地实现了载波移相技术。最后基于以上设计，对实际变流器模型进行了调试实验。通过实验证明上述设计的正确性和实用性。10.会议论文魏伟.许胜辉风力发电及相关技术综述2008改善能源结构，发展新的可再生能源，减轻对环境的污染，提高电能质量，已成为我国能源工业关注的一个热点。风能不仅是目前最有开发利用前景的一种新能源，而且是应用技术最成熟的可再生能源，随着风能的开发和利用，风力发电相关技术也取得了显著的进步，并逐渐成为能源技术中的一个重要分支。文中主要研究当前风能发电系统与相关工程技术问题。本文链接：授权使用：李桂芬(wfszkjtsg)，授权号：cb7d8165-8b99-4133-a7f9-9db0010da652下载时间：2010年7月11日