基于LabVIEW的双馈风电机组变频器仿真软件设计

【摘要】：风电是当前重点发展的新能源,而变频器技术是风力发电的关键技术之一,尤其是在双馈风力发电机组中,变频器技术直接决定着电能的质量,也决定着风力发电对电网的影响,因此本文基于LabVIEW平台建立了其仿真平台,并对其进行了仿真研究与分析。本文首先介绍了两电平和三电平PWM整流器、三电平NPC型逆变器的拓扑结构,并基于它们的拓扑结构和坐标变换思想,研究了两相同步旋转坐标系中的两电平和三电平PWM整流器、三电平NPC型逆变器的数学模型,根据它们的数学模型在LabVIEW平台上分别搭建出了它们的数学模型模块；然后介绍了两电平和三电平SVPWM调制算法,详细讨论了它们的实现步骤,搭建了它们的仿真模块；研究了二电平和三电平整流器的控制原理,据此得出了它们的控制框图,并在LabVIEW平台上实现了它们的控制策略,对其进行了仿真实验和仿真结果的分析与比较,证实了二者都能实现直流环节电压的控制以及功率因数的控制,电平数的增加使得三电平整流器比二电平整流有更好的动态特性；最后对三电平变频器进行了整体仿真,根据仿真结果可以看出,变频器的直流环节电压能够保持恒定,整流器侧功率因素接近1,交流侧满足电流正弦,逆变器侧能够输出比较标准的三相正弦电压,且动态特性良好。另外本文设计的仿真软件界面友好,参数可在线修改,可扩展性强,有很好的通用性,使用灵活。 【关键词】：风力发电 变频器 整流器 逆变器 SVPWM LabVIEW
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315;TM46;TN773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 变频器技术的发展现状9-11
• 1.3 变频器的分类11
• 1.4 仿真软件设计平台介绍11-12
• 1.5 本文主要内容和组织结构12-13
• 第2章 变频器的数学模型13-25
• 2.1 二电平整流器的数学模型13-18
• 2.1.1 三相静止坐标系下整流器的数学模型14-16
• 2.1.2 两相同步旋转坐标系下的数学模型16-18
• 2.1.2.1 坐标变换方法16-17
• 2.1.2.2 两相同步旋转坐标系下的数学模型17-18
• 2.2 三电平整流器的数学模型18-21
• 2.2.1 三相静止坐标系下三电平整流器的数学模型19-21
• 2.2.2 两相同步旋转坐标系下的数学模型21
• 2.3 三电平逆变器的数学模型21-24
• 2.3.1 三相静止坐标系下三电平NPC逆变器的数学模型23-24
• 2.3.2 两相同步旋转坐标系下的数学模型24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 二电平SVPWM方法25-31
• 3.2.1 空间电压矢量的分布25-27
• 3.2.2 判断空间电压矢量所在的扇区27-28
• 3.2.3 相关矢量作用时间的判断28-29
• 3.2.4 时间状态分配29-31
• 3.3 三电平SVPWM方法31-36
• 3.3.1 空间电压矢量的分布31-32
• 3.3.2 判断空间电压矢量所在的扇区32-33
• 3.3.3 相关矢量作用时间的判断33-34
• 3.3.4 时间状态分配34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 整流器的控制及仿真37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 二电平整流器的控制与仿真37-43
• 4.2.1 二电平整流器的双闭环控制原理37-40
• 4.2.2 二电平整流器的仿真40-43
• 4.2.2.1 二电平PWM整流器在LABVIEW平台上的仿真实现40-42
• 4.2.2.2 二电平PWM整流器在LABVIEW平台上的仿真结果42-43
• 4.3 三电平整流器的控制与仿真43-46
• 4.3.1 三电平整流器的双闭环控制原理43
• 4.3.2 三电平整流器在LABVIEW平台上的仿真43-46
• 4.3.2.1 三电平PWM整流器在LABVIEW平台上的仿真实现43-45
• 4.3.2.2 三电平PWM整流器在LABVIEW平台上的仿真45-46
• 4.3.3 二电平PWM整流器和三电平PWM整流器比较46
• 4.4 三电平变频器在LABVIEW平台上的仿真实验46-49
• 4.4.1 LABVIEW仿真界面设计46-47
• 4.4.2 三电平变频器在LABVIEW平台上的仿真实现47-48
• 4.4.3 三电平变频器在LABVIEW平台上的仿真48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第5章 结论与展望51-53
• 5.1 结论51
• 5.2 展望51-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果56-57
• 致谢57

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