收藏本站
收藏 | 论文排版

直驱型永磁同步风力发电系统变流器控制方法研究

姜燕  
【摘要】:直驱型永磁同步风力发电被认为是最具优势和发展前景的发电方式之一。风力发电并网技术作为风能利用的最主要技术手段,更是成为各国研究者关注的焦点。全功率变流器是实现发电能量馈入电网的唯一部件,因此全功率变流器的控制性能和可靠性在系统中至关重要。风能并网技术要求的不断提高、风力发电系统容量的不断增大,对变流器控制技术提出了更高的要求。本文选择直驱型永磁同步风力发电系统全功率变流器作为研究对象,深入研究了无位置传感器控制、谐波抑制、环流控制及软件锁相等方面相关技术,具有重要的学术意义和工程价值。论文的主要工作如下: (1)分析了永磁同步发电机、PWM变流器以及直流母线环节的数学模型,介绍了直驱型永磁同步风力发电系统机侧变流器和网侧变流器的控制策略。提出了一种基于最优定界椭球的无位置传感器辨识算法,为控制策略提供精确的转子位置和速度信号,仿真分析表明,该算法在电机运行状态或系统参数改变时具有较好的辩识效果。在搭建的直驱型永磁同步风力发电系统模拟实验平台上,对基于双PWM变流器的控制策略进行了实验研究,实验结果表明了控制策略的正确性与可行性。 (2)在两相静止坐标系下,分别对机侧和网侧PWM变流器进行了数学建模。为了解决传统PI控制算法无法对交流信号进行无差调节的问题,将比例谐振控制器(PR控制器)引入到直驱风电系统双PWM变流器的电流调节中。提出了一种基于PR控制器的谐波补偿方法,并分别从机侧和网侧两个方面进行了深入研究,搭建了仿真模型和模拟实验平台。仿真和实验结果表明,该方法能够较好地对系统中谐波电流进行补偿,从而达到提高电能质量的目的。补偿方法简单方便,有效减少了坐标变换次数,易于工程实现。 (3)在建立并联变流器数学模型的基础上,分析了直接并联和交错并联变流器中的环流问题。通过引入零序电流闭环,提出了一种基于改进SVPWM控制方法,并设计了环流控制器。分别运用传统SVPWM和改进SVPWM两种不同的调制算法,对交错并联变流器的运行特性进行了仿真,搭建了模拟实验平台。仿真分析与实验结果表明,多台变流器并联运行时,系统各个模块之间存在较大的零序环流,但在交错并联运行方式下,变流器之间的一些高次电流谐波能相互抵消,电能质量由此得以提高。基于改进SVPWM控制方法不仅提高了电压利用率,而且有效地抑制了变流器并联运行产生的环流,削弱了环流低频振荡,同时实现了各并联变流器的独立运行。 (4)研究了传统的单同步坐标系软件锁相法、基于对称分量法的单同步坐标系软件锁相法、改进的单同步坐标系软件锁相法、解耦的双同步坐标系软件锁相法等几种常见软件锁相方法的优缺点,并通过仿真,分析了这几种方法在电压、频率和相位变化时的锁相性能。针对电网电压不平衡与电网电压恶化情况下,上述几种锁相方法存在的锁相缺陷,提出了一种新型的软件锁相方法。该方法采用全通滤波器和简单数学运算,分离出d-q同步旋转坐标系下的正序分量,再提取相位以达到锁相目的。详细分析了新型锁相方法的工作原理,并通过仿真与实验验证了新型锁相环在不平衡输入电压与电网电压恶化情况下具有更优的性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王得利;宋丹;李杰;陈国呈;;基于Z源逆变器的PMSG风电系统控制策略研究[J];电力电子技术;2008年05期
2 刘伟东;尹忠东;朱永强;肖湘宁;;风力发电变速恒频技术综述[J];中国电力教育;2005年S2期
3 高平;王辉;;独立运行风电系统的电能质量优化[J];农村电气化;2006年08期
4 王荣爱;郝建红;邵志伟;;垂直轴风力发电机组应力与效率分析[J];聊城大学学报(自然科学版);2007年01期
5 吴伟;吴明朝;;风能资源应用探讨[J];仪器仪表用户;2007年06期
6 黄科元;佘峰;黄守道;孙延昭;;基于磁场定向的永磁同步发电机功率控制[J];电力科学与技术学报;2008年02期
7 付勋波;;单周期控制在风力发电并网逆变器中的应用[J];变流技术与电力牵引;2008年04期
8 Norbert Pluschke;;风力发电系统中的IGBT寿命期望[J];现代制造;2008年26期
9 马瑞;周志飞;徐慧明;徐晓东;;考虑风速特性的动态电压崩溃指标[J];电力科学与技术学报;2009年02期
10 邓秋玲;谢卫才;林友杰;彭磊;许志伟;;使用永磁同步发电机和boost斩波电路的风力发电系统[J];湘潭大学自然科学学报;2009年02期
11 李艳秀;黄琦兰;王宇;车延博;;双馈发电机并网后功率控制策略研究[J];科技广场;2009年11期
12 周天佑;郭育华;;双馈风力发电系统网侧变流器的控制及仿真[J];电气开关;2010年02期
13 ;ABB风力发电变频器[J];船电技术;2010年11期
14 徐玲;;小型风力发电控制系统的设计与实现[J];数字技术与应用;2010年12期
15 张宪平;潘磊;秦明;;开关磁阻发电机在风力发电系统的应用[J];大功率变流技术;2011年03期
16 于彬;沈锦飞;;小型风力发电软开关变换器研究[J];电力电子技术;2011年08期
17 毛兆明;风力发电的新进展及其前景预测[J];电工电能新技术;1987年03期
18 尹斌传,姜忆初,王竞;潜艇交流永磁同步电力推进系统应用研究[J];舰船科学技术;1998年05期
19 崔芮华,程智,王宗培;永磁同步电机绕组非线性电感的测量[J];微电机;1998年06期
20 杨金明,吴捷,杨俊华;基于自抗扰控制器的风力发电系统的最大风能捕获控制[J];太阳能学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 任丽娜;刘福才;焦晓红;;基于状态观测器的风力发电系统无速度传感器控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 高殿荣;张大杰;温茂森;刘金慧;;永磁同步驱动轴向柱塞液压电机泵电磁场研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
3 孙子文;杨国超;纪志成;;永磁同步电机控制系统仿真建模研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 王争光;金建勋;郭有光;詹跃东;朱建国;;基于SVPWM的永磁同步电机控制系统模型仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 刘香霞;沈艳霞;潘庭龙;万红淑;;基于LPV的直驱式永磁同步风电系统控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
6 李响;;浅析风力发电系统雷电综合防护[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
7 徐应娜;徐懋生;;风力发电 绿色能源[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年
8 张彦宁;康龙云;曹秉刚;;自抗扰控制用于永磁同步风力发电机组转速控制[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
9 李建丽;李黎黎;;风力发电与电力电子技术[A];福建省科协第六届学术年会节能与可再生能源分会专刊[C];2006年
10 周洪伟;张辉;刘金虹;阮少华;;变速风力发电系统的MATLAB仿真[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜燕;直驱型永磁同步风力发电系统变流器控制方法研究[D];湖南大学;2013年
2 胡雪松;直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计[D];重庆大学;2010年
3 肖磊;直驱式永磁同步风力发电机在不平衡电网电压下的控制[D];湖南大学;2013年
4 任丽娜;永磁同步风力发电机的最佳功率跟踪控制策略研究[D];燕山大学;2012年
5 孟超;双三相永磁同步电机驱动系统的研究[D];湖南大学;2012年
6 侯利民;永磁同步电机传动系统的几类非线性控制策略研究及其调速系统的实现[D];东北大学;2010年
7 金宁治;混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
8 庄凯;直驱永磁同步风电机组并网变换器关键技术研究[D];重庆大学;2012年
9 刘伟亮;锥形永磁同步风力发电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 肖如晶;双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 霍新长;直驱型永磁同步风力发电变流器的控制研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 刘香霞;直驱式永磁同步风力发电系统的优化控制研究[D];江南大学;2012年
3 饶瑜;并网型直驱风力发电系统低电压穿越技术研究[D];湖南大学;2012年
4 王佰川;直驱型永磁同步风力发电机的变流器研究[D];兰州理工大学;2011年
5 刘胜文;直驱永磁同步风力发电系统低电压穿越特性分析[D];兰州理工大学;2011年
6 刘向向;直驱永磁同步风力发电系统并网运行控制策略研究[D];西南交通大学;2013年
7 李源;永磁同步风力发电系统并网控制研究[D];北方工业大学;2013年
8 徐明明;基于现场总线的大功率风电变流器控制系统研究[D];湖南大学;2010年
9 陈昭宇;基于知识库的变流器故障诊断研究[D];上海交通大学;2013年
10 宋雨倩;直驱永磁风力发电机组建模与控制策略研究[D];华北电力大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王庆华;张利平与斯维奇风力发电系统(北京)有限公司高管座谈[N];赤峰日报;2009年
2 华泰证券研究所 陈慧琴;湘电股份(600416) 风电龙头 机构增持[N];上海证券报;2008年
3 冯济武通讯员 黄曼莉 杨艳红;国产2兆瓦风力发电机“走马上任”[N];中国工业报;2007年
4 邵玲;永磁同步技术助力美澳巨头中国携手合作[N];机电商报;2006年
5 唐任璞;承先启后 独占鳌头[N];科技日报;2000年
6 夏传雄;南车电机将成为兆瓦级风力发电机产业化基地[N];人民铁道;2007年
7 夏伟雄;国家助南车电机开发兆瓦级风电[N];中国电力报;2006年
8 证券时报记者 天鸣;湘电股份风电项目取得重大突破[N];证券时报;2007年
9 证券时报记者 刘思辰;湘电股份:最先进风力发电机下线[N];证券时报;2007年
10 实习生 郑彤;兰海公司希望国家扶持准成熟创新成果[N];科技日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978