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风电并网谐波抑制与无功电压控制技术的研究

姜海  
【摘要】:进入21世纪以来,能源问题已经越来越受到人们的广范关注,风力发电作为一个解决能源危机的重要方向,但是风力发电并网也给电力系统带来了一定的谐波和无功,本文就是以风力发电作为背景和平台,来研究谐波治理和补偿无功。 结合电力电子技术、数字电路控制、有源电力滤波器和电力系统等交叉学科,设计了基于数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)控制的并联型有源电力滤波器。在查阅大量中英文相关资料的基础上,阐述了风电并网系统谐波和无功电压的产生、危害及其治理的必要性,并综合介绍了APF(Active Power Filter)的发展、分类以及工作原理,详细说明了系统中APF主电路的设计方法以及其系统主要器件的选取和参数的确定。 确定原理和方案之后,选用了TI公司生产的F2812型号的DSP主控芯片,来实现复合变换装置的硬件电路设计,其中主要设计了装置主电路,整个系统的容量和基本元器件的选择,在选定器件型号之后,分析并设计了装置的软件部分,包括主程序,中断子程序和PWM(Pulse Width Modulation)控制信号的产生等等。 完成了软硬件设计之后,制作了一台试验复合变换装置,并且在代码调试器CCS(Code Composer Studio)开发环境下,实现了复合变换装置最终控制方法的在线调试,通过一系列的实验和实验数据的分析得出,文中采用的控制方法能够完成预期目标,控制性能满足工业应用要求,控制算法可以很好的实现。 在DFIG(Double-fed Induction Generator)风电并网这一实际工业应用的基础之上,发现其系统中变流器的网侧变流器与APF具有相同的结构,得出利用原来的风电并网的电路拓扑,配合适当的控制策略,同时实现风电逆变并网和谐波抑制以及无功电压控制的功能。从仿真分析和实验的结果可以得出,逆变并网和有源滤波器两种控制方式可以利用同一个三相桥装置来实现。


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