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《福州大学》 2005年
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矩阵变换器供电的交流励磁风力发电系统研究

汤宁平  
【摘要】:利用风能这一洁净的能源是人类社会文明进步的表现、是环保理念的体现。在风能利用中,最完善的方案是把风能转换为电能并且送到电网中去,而风力发电目前采用的最佳技术方案是利用交流励磁发电机直接实现变速恒频发电。该系统由于变速范围宽,具有最佳的风能利用系数,是风能发电的发展方向。 交流励磁变速恒频风力发电系统从电能控制的角度来看,它包括交流励磁发电机、交流励磁器和发电控制系统。本文从系统的角度就变速交流励磁发电机的数学模型及其功率传递关系、交流励磁发电机在他控式和自控式运行方式下稳态运行及其过载能力与稳定性问题、新型交流励磁装置--矩阵变换器控制策略以及由矩阵变换器供电励磁的交流励磁变速恒频风力发电系统的控制策略与运行特性进行了研究,取得了如下成果: 1) 给出了基于综合矢量的交流励磁发电机的数学模型,并据此推导了交流励磁发电机定、转子之间的有功、无功功率传递关系,从新的角度明确了发电机有功、无功功率的控制规律。 2) 导出了同步工作方式下交流励磁发电机的有功功率和无功功率的功角特性,从而给出其静态稳定运行区域和反映发电机定、转子电流与发电机定子输出有功功率和无功功率之间的关系的U 形曲线和反映发电机不同运行状态下的矢量图。这些为分析交流励磁发电机在同步工作方式下的运行特性提供了新的理论方法。 3)推导了交流励磁发电机在异步工作方式下的电磁转矩的表达式,进而分析得出在该工作方式下,发电机不受同步方式时的稳定极限功角限制,具有强的过载能力。 4)提出了电压型矩阵变换器的SPWM 控制策略及其实现方案,它具有实现简单,控制开关函数无须复杂的数学计算等优点。样机实验结果验证了其可行性和优良特性。 5)提出了适用于电流型矩阵变换器控制的电流跟踪控制的思想和实现方法。样机试验表明该矩阵变换器的输出相电流的幅值、频率和波形与给定电流相一致,跟踪能力好,动态响应快,电流波形的正弦度较好。 6)分析了以定子磁链定向的交流励磁变速发电机的定子输出功率的控制策略;导出了用发电机转子励磁电流两个分量独立调节发电机定子输出有功、无功功率的控制算法;提出了转子励磁回路由电压型矩阵变换器供电的解耦控制方案。据此给出了最佳风能利用的交流励磁变速风力发电系统的控制方案及其仿真模型。仿真结果表明该系统在最佳功率控制的变速风力发电应用上具有显著的优越性。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM614

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【引证文献】
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1 李辉;;矩阵变换器交流励磁控制系统的设计与实现[J];变频器世界;2011年05期
2 陈才学;谢运祥;李辉;;基于矩阵变换器双馈风力发电系统矢量解耦控制[J];电工电能新技术;2013年04期
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1 王建宽;横向磁场永磁电机及其驱动系统研究[D];上海大学;2008年
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1 龙晓军;基于自抗扰技术的永磁同步电机调速方法研究[D];大连海事大学;2011年
2 曾萍;多电平矩阵变换器在风力发电中的仿真研究[D];湘潭大学;2011年
3 罗伟斌;矩阵变换器在变速恒频异步风力发电中应用研究[D];湘潭大学;2006年
4 姜鹏志;双空间矢量调制矩阵变换器的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 吕辛;矩阵变换器控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 邹兵;矩阵变换器及在风力发电控制系统中的应用研究[D];广东工业大学;2008年
7 马治国;矩阵式变换器及其在风力发电中的研究与应用[D];华北电力大学(河北);2010年
8 康立阳;基于I&I与哈密顿理论的永磁同步电机速度跟踪控制[D];大连海事大学;2013年
【参考文献】
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1 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期
2 邱培基;郑宁;卓忠疆;;自励双馈同步感应发电机的分析与单片机控制[J];电工技术学报;1992年04期
3 陈希有,陈学允;一般矩阵式电力变换器的等效电路及其应用[J];电工技术学报;1999年05期
4 邱培基,夏书杰,卓忠疆;双馈调速同步感应电动机的分析及控制[J];电工技术学报;1994年03期
5 韦忠朝,黄声华,陶醒世,辜承林,林金铭;交-交型矩阵变换器及其控制原理综述[J];电工技术杂志;1996年06期
6 张为杰;;交流励磁电机发展前景[J];大电机技术;1992年05期
7 宁玉泉;双馈变速同步电机的工作特性及在蓄能机组的应用[J];大电机技术;1994年05期
8 王妍,杜军红,陶伟宜,陈永校;基于DSP的空间电压矢量法PWM的研究[J];电机与控制学报;2000年02期
9 庄心复;交-交型矩阵变换器的控制原理与试验研究[J];电力电子技术;1994年02期
10 王晓秋;EXB841的缺点及其改进措施[J];电力电子技术;1994年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵婷婷;贾明全;丁慎言;;开关磁阻调速电机驱动挤出机的方法[J];工程塑料应用;2006年04期
2 徐中领;李桥梁;;交流感应电机无速度传感器矢量控制系统设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
3 邵呜;刘家军;潘剑怀;;D.S.C变频调速系统的全模电实现及低速模型的改进[J];安徽工学院学报;1992年04期
4 凌有铸,刘力;SPWM逆变器的波形生成过程中的问题及对策[J];安徽机电学院学报;2000年01期
5 余鸣,陈其工;IGBT的驱动与死区补偿[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
6 岳强;郭兴众;;基于定子磁链的异步电动机软启动仿真研究[J];安徽工程大学学报;2011年02期
7 李先祥;无刷直流方波电机控制系统的计算机仿真[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年01期
8 陈其工,凌有铸,张绍德;IGBT的可靠性与死区补偿[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1999年02期
9 汪洋;成立;;适用于农网的中小功率风力发电电源研究[J];安徽农业科学;2011年27期
10 吴国楚;;独立光伏系统中的逆变器[J];中国建设动态.阳光能源;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冉文;全力;;车用交流伺服起动——发电集成系统的性能研究[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 缪江豫;邢瑞鹏;;我国高原地区风力发电研究[A];2011建筑工程电气技术文集[C];2011年
4 杨锡运;刘欣然;;积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘青松;岳晋萍;;基于思维进化算法优化和模糊神经网络控制的交流伺服系统[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 李双双;;变频器调速系统在煤矿高强皮带中的设计及应用[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
7 徐支援;;变频器在火力发电厂凝结水系统中的应用[A];华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会2004年年会论文集[C];2004年
8 许德恒;;汽车交流发电机试验台的制作与应用[A];中国新时期思想理论宝库——第三届中国杰出管理者年会成果汇编[C];2007年
9 任果;贾宏杰;;感应电动机负荷参数对厂用电切换方式的影响[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
10 杨少东;叶云岳;范承志;;圆筒型直线永磁同步电机及其变频控制系统[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
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1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
3 撖奥洋;变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究[D];华中科技大学;2010年
4 王晋;多相永磁电机的理论分析及其控制研究[D];华中科技大学;2010年
5 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
6 庞珽;混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究[D];华中科技大学;2010年
7 吴定会;风能转换系统的分析、控制与优化方法研究[D];江南大学;2010年
8 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
9 王哲;大型风电机组变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 刘颖明;永磁式直驱风电机组控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
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1 王立飞;基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
3 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
4 况清龙;基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法[D];南昌航空大学;2010年
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7 徐坤山;三相四线制并联型有源电力滤波器的研究[D];山东科技大学;2010年
8 狄东晗;矿井风机监控保护系统研究[D];山东科技大学;2010年
9 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
10 王晨光;基于Weis-Fogh机构的船舶电力推进系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 张艳芳,林飞,马志文,郑琼林;两种SVPWM过调制方法的比较研究[J];北京交通大学学报;2005年02期
2 许峻峰;冯江华;;永磁同步传动系统的应用概况[J];大功率变流技术;2010年01期
3 苑国锋;李永东;;变频技术在变速恒频异步风力发电系统中的应用[J];变频器世界;2005年09期
4 梅杨;孙凯;黄立培;;矩阵式变换器技术研究概况[J];变频器世界;2006年01期
5 徐春雨,周理兵;矩阵变换器供电的双馈电机矢量控制及其仿真[J];船电技术;2001年01期
6 李亚旭;横向磁通电动机拓扑结构初析[J];船电技术;2003年01期
7 万里光;;基于Matlab的双闭环直流电机调速系统的仿真[J];船电技术;2011年02期
8 汪东艳,张林昌;电力电子装置电磁兼容性的研究进展[J];电工技术学报;2000年01期
9 张桂斌,徐政;最小开关损耗VSVPWM技术的研究与仿真[J];电工技术学报;2001年02期
10 贺益康,刘勇;交-交直接变换控制下矩阵式变换器的仿真研究[J];电工技术学报;2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 窦汝振;高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究[D];天津大学;2003年
2 林伟杰;永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
3 王勇;矩阵变换器的空间矢量调制、系统集成及应用研究[D];浙江大学;2005年
4 黄科元;矩阵式变换器的空间矢量调制及其应用研究[D];浙江大学;2005年
5 粟梅;矩阵变换器—异步电动机高性能调速系统控制策略研究[D];中南大学;2005年
6 吴胜;双馈电动机的控制系统研究[D];华中科技大学;2005年
7 王辉;统一潮流控制器的智能控制方法研究[D];湖南大学;2005年
8 杨俊华;无刷双馈风力发电系统及其控制研究[D];华南理工大学;2006年
9 郭前岗;矩阵变换器及其电机驱动控制系统关键技术研究[D];西北工业大学;2007年
10 杨淑英;双馈型风力发电变流器及其控制[D];合肥工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王建宽;基于TMS320C24x的矩阵变换器的SPWM控制策略[D];福州大学;2002年
2 刘勇;矩阵式变换器的仿真与实验研究[D];浙江大学;2002年
3 张志学;矩阵变换器的控制方法与应用研究[D];湖南大学;2002年
4 吴振军;混沌开关调制技术降低开关模式电源EMI水平研究[D];郑州大学;2003年
5 肖刚;矩阵式交—交变频器励磁的交流励磁发电机系统的建模与仿真[D];重庆大学;2003年
6 卢娟;电压源型矩阵变换器的研究及其在统一潮流控制器中的应用[D];湖南大学;2004年
7 康现伟;基于双空间矢量调制的矩阵变换器的研究[D];华中科技大学;2005年
8 王剑;矩阵变换器的研究及其在感应加热中的应用[D];浙江大学;2006年
9 张薇;变速恒频双馈风力发电最大风能追踪研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 王海兵;矩阵变换器在电气传动中的应用研究[D];广东工业大学;2007年
【二级引证文献】
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1 王骞;邹继斌;赵玫;张娟;李帅;;高转矩密度横向磁场电机及其发展[J];高技术通讯;2010年07期
2 金喜波;;矩阵变换器输出谐波和共模电压分析[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2010年02期
3 杨宁;史仪凯;袁小庆;黄磊;;基于BP网络横向磁场永磁电机调速系统的设计[J];西北工业大学学报;2011年05期
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1 唐酿;矩阵变换器调制策略优化及应用分析[D];华北电力大学;2013年
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1 李帅;横向磁场永磁直线电机位置伺服系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 梁慧;永磁同步电机频率调制PWM技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 周维正;双向交链横向磁通平板型永磁同步直线电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 李鹏;双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 邓建;矩阵变换器调制机理与系统性能研究[D];华中科技大学;2011年
6 李春杰;Z源矩阵式变换器研究[D];山东科技大学;2011年
7 张二伟;低速大转矩横向磁通永磁同步电机控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2012年
8 沈丽频;矩阵变换器共模电压生成机理及控制机制研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
9 马治国;矩阵式变换器及其在风力发电中的研究与应用[D];华北电力大学(河北);2010年
10 张先亮;矩阵式变换器及在无刷双馈风力发电系统中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡一民;卓忠疆;邱培基;;双馈同步感应发电机的运行性能分析[J];电工技术学报;1989年04期
2 杨顺昌;牟道槐;邓祥曜;;转子励磁异步发电机的研究[J];电工技术学报;1991年03期
3 张为杰;;交流励磁电机发展前景[J];大电机技术;1992年05期
4 庄心复;交-交型矩阵变换器的控制原理与试验研究[J];电力电子技术;1994年02期
5 张平,冯沛;IGBT应用中的过流保护[J];电力电子技术;1996年02期
6 陆海慧,陈伯时,夏承光;矩阵式交-交变换器[J];电力电子技术;1997年01期
7 赵文明;方月泉;卞守国;;应用电压矢量轨迹控制原理实现异步机变频调速控制[J];电气传动;1988年06期
8 田肇生;郝晶;;电压空间矢量法高频脉宽调制器的研究[J];电气传动;1993年05期
9 冯培悌;;高载波SPWM变频调速系统的数字控制[J];电气传动;1994年04期
10 李永东;;脉宽调制(PWM)技术——回顾、现状及展望[J];电气传动;1996年03期
【相似文献】
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1 殷科生,朱建林,盛旺;基于空间矢量调制法矩阵变换器的控制策略[J];长沙大学学报;2004年02期
2 葛红娟,穆新华,周波,张绍;用于永磁同步电动机矢量控制的矩阵变换器新型离散控制技术[J];电工技术学报;2005年04期
3 陈希有,韦奇;直接实现式矩阵变换器换流方法的改进[J];电气传动自动化;2000年01期
4 王辉,卢娟,杜建辉,张志学,王耀南;基于固定环宽的矩阵变换器的滞环电流控制策略的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2003年05期
5 王毅,陈希有,徐殿国;空间矢量调制矩阵变换器闭环控制的研究[J];中国电机工程学报;2003年06期
6 陈伯时;孟庆宗;Patrick W. Wheerler;Jose Rodrguez;;矩阵变流器:技术述评[J];电力电子;2003年01期
7 张华强,王新生,王立国,REZA Hadian,徐殿国;一种新颖的多电平矩阵变换器的建模与仿真[J];控制与决策;2004年10期
8 黄立培,邓毅晟;大容量变频调速技术[J];电工技术杂志;2001年06期
9 张弢,许镇琳,刘旻;矩阵变换器的开关换流技术研究[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2002年01期
10 王毅,陈希有,徐殿国;双电压合成矩阵变换器闭环控制的研究[J];中国电机工程学报;2002年01期
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1 林伟杰;刘栋良;吴秋轩;;基于矩阵变换器的永磁同步电机直接转矩控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 何智星;金爱娟;林珊;;矩阵变换器及其空间矢量调制技术的改进[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
3 罗培;朱建林;李利娟;;矩阵变换器的多电平电路拓扑结构与模型[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 朱建林;向礼丹;柳莎莎;张小平;;基于Zeta电路的一种新型矩阵变换器研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 粟梅;余岳;孙尧;桂卫华;;一种基于数学构造的矩阵变换器调制策略[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李明;王军;陈爱丽;巩敦卫;;矩阵变换器控制方法研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
7 李明;马小平;陈斌;;矩阵变换器异步电机直接转矩控制系统研究[A];煤矿自动化与信息化——第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
8 何必;张晓锋;;新型通用变频器——矩阵变换器[A];现代船舶机电维修技术(2005)[C];2005年
9 杨国良;李惠光;;矩阵式变换器开关函数算法实现及仿真[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
10 康现伟;于克训;刘志华;;CPLD在矩阵变换器半自然两步换流中的应用[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 佘宏武;矩阵变换器控制技术研究及其应用[D];华中科技大学;2011年
2 李辉;基于矩阵变换器励磁的双馈型风力发电机并网运行控制策略研究[D];中南大学;2011年
3 孙尧;矩阵变换器若干关键问题研究[D];中南大学;2010年
4 阎彦;矩阵变换器—永磁同步电机调速系统运行控制[D];天津大学;2010年
5 宋鹏;矩阵变换器—永磁同步电机调速系统稳定性研究[D];天津大学;2012年
6 唐酿;矩阵变换器调制策略优化及应用分析[D];华北电力大学;2013年
7 史明明;HESG-MC变速恒频分布式发电系统控制技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 王勇;矩阵变换器的空间矢量调制、系统集成及应用研究[D];浙江大学;2005年
9 郭有贵;交—交矩阵变换器控制策略及提高电压传输比研究[D];中南大学;2005年
10 汤宁平;矩阵变换器供电的交流励磁风力发电系统研究[D];福州大学;2005年
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1 冀晓帆;间接式矩阵变换器的研制[D];北方工业大学;2010年
2 郑剑武;基于电流矢量的矩阵变换器—直接转矩控制系统研究[D];中南大学;2010年
3 彭阳辉;矩阵变换器在变速恒频风力发电中的应用[D];中南大学;2010年
4 郭传勇;矩阵变换器及其在风电系统中的应用[D];青岛大学;2010年
5 孟祥志;提高矩阵变换器电压传输比的控制策略研究[D];合肥工业大学;2010年
6 郭春来;间接矩阵变换器控制策略的研究[D];北方工业大学;2011年
7 杨贺升;间接矩阵变换器驱动异步电机调速系统的高性能控制策略研究[D];北方工业大学;2011年
8 杨亮;矩阵变换器的自抗扰闭环控制及实验研究[D];广东工业大学;2011年
9 杨佳丽;矩阵变换器控制策略及其在风力发电系统中的应用研究[D];广东工业大学;2011年
10 刚毅;矩阵变换器变频调速平台及仿真[D];华南理工大学;2011年
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