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《哈尔滨工业大学》 2011年
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基于LCL滤波的高速PMSG无位置传感器PWM整流系统的研究

邓学鹏  
【摘要】:具有体积小、功率因数高等优点的高速永磁同步发电机在微型燃气轮机系统中有着广泛的应用,但是其电流谐波畸变率很高,不仅降低了发电机的发电效率,还将导致电机发热老化、永磁体退磁、寿命减短等问题。此外,为了获得较高的功率因数,需要准确的转子位置,但高速系统中位置传感器安装也受到了空间位置、环境、精度等因素的限制。因此本文研究发电侧基于LCL模型滤波的高速PMSG无位置PWM整流系统。 本文首先建立了高速永磁同步发电机PWM整流器不同坐标系下的数学模型,并进一步分析了基于LCL滤波系统数学模型的改变与特点,并以此为基础分析了永磁同步发电机PWM整流器的控制策略以及在高速运行时系统的改进方法。 为了提高系统功率因数并省去位置传感器,本文分析了滑模观测器在高速PMSG整流系统中的应用。在串入滤波环节后,采用电容电流反馈和等效总电感两种不同输入信号的滑模建立方法并分析了其优缺点。 LCL模型滤波环节可以得到更好的滤波效果,但是其存在阻抗为零的频率点。这种现象削弱了滤波效果并威胁系统的稳定运行。本文从原理上分析了谐振现象的产生并研究了无源阻尼和有源阻尼法在对谐振现象抑制上的应用。另一方面,本文以根轨迹原理对系统的稳定性进行了分析,研究了不同阻尼方法以及不同反馈电流时系统的稳定性。 本文进一步研究了系统各部分参数的合理化设计。在分析了参数设计限制的基础上,分析了滤波环节以及母线电容的选取方法,并通过系统整定的方法研究了电压电流环PI参数的选择方法以得到最佳系统性能。 基于对系统的整体分析,本文利用MATLAB建立了基于LCL模型滤波的永磁同步发电机PWM整流器模型。对系统的电流滤波效果、转子位置检测、谐振现象的抑制等进行了仿真验证。最后,构建了以DSP为基础数字化系统实验平台,设计了系统的软硬件结构,通过实验验证了基于LCL模型滤波的PMSG无位置传感器PWM整流系统的可行性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM341;TM461

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