兆瓦级永磁直驱风电系统变流器并联技术研究

【摘要】： 随着社会的不断进步与发展,能源成了越来越让人们关心的问题,开发清洁可持续利用的能源已经迫在眉睫。我国风能资源非常丰富,而且风力发电技术的应用相对比较成熟,因此风力发电在我国的发展前景还是很好的。本文所研究的就是风力发电中的一种:永磁直驱风力发电系统。 由于受到电力电子器件耐压功率等级的影响,在大功率直驱系统中多采用背靠背并联变流器的结构。本文就是主要研究永磁直驱风力发电系统电机侧与电网侧并联变流器的控制方法,以及在并联系统中环流的控制思想。 首先在电机侧并联控制系统中建立并分析永磁电机的数学模型,在此基础上提出磁链观测的方法并实现角度的估计。磁链观测器有电压模型与电流模型组成,可以在电机低速与高速时准确的估计角度,避免了滑模观测器在低速时性能不好的缺点,有效抑制了转速和转子位置估测时的抖振现象,本文根据磁链观测器的原理进行了仿真验证,该方法大大提高了电机的控制性能。进而给出电机并联系统的结构,并给出电机并联系统控制策略,以磁链观测器作为角度估计实现电机的单位功率输出。 其次在电网侧并联系统中将建立变流器在静止坐标系与旋转坐标系下的数学模型,并对电网侧功率控制进行分析,实现有功功率与无功功率的功率解耦控制。由于电网侧并联系统与电机侧并联系统基本一致,对电网侧并联系统的控制给予简单分析介绍。 最后本文研究的重点就是并联变流器的环流产生的机理与控制方法。首先对并联变流器系统在静止坐标系与旋转坐标系下的数学模型进行分析,通过环流数学模型的建立与分析,提出并联变流器环流的控制方法,并对环流控制方法进行仿真实验,最后在直驱平台上对系统并联进行实验验证,由试验结果验证了环流控制方法的可行性与正确性。 【关键词】：并联系统 变流器 磁链观测器 环流
【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】：2010
【分类号】：TM614;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外风力发电研究现状与发展趋势9-13
• 1.2.1 国内外风力发电现状及前景9-12
• 1.2.2 风力发电发展趋势12-13
• 1.3 大功率并联系统介绍13-14
• 1.4 本论文主要内容14-16
• 第2章 永磁发电机无速度传感器并联系统控制16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 永磁同步电机数学模型分析16-18
• 2.3 永磁同步发电机无速度传感器控制18-25
• 2.3.1 无速度传感器位置估算方法介绍18-19
• 2.3.2 磁链观测器原理分析与设计19-22
• 2.3.3 基于磁链观测器的仿真及实验22-25
• 2.4 电机侧并联控制系统25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 电网侧变流器及其并联控制28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 电压型变流器数学模型分析28-33
• 3.2.1 变流器在静止坐标系下的数学模型28-30
• 3.2.2 变流器功率控制分析30-33
• 3.3 电网侧并联控制系统分析33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 永磁直驱并联系统及其环流分析36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 并联系统环流分析36-43
• 4.2.1 并联变流器在静止坐标系下的数学模型37-41
• 4.2.2 并联变流器在旋转坐标系下的数学模型41-43
• 4.3 环流控制方法分析与仿真43-48
• 4.4 多级冗余并联系统分析48-53
• 4.4.1 冗余并联系统原理分析48-50
• 4.4.2 冗余并联系统仿真实验50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 永磁直驱并联控制试验平台与系统试验54-63
• 5.1 引言54
• 5.2 系统硬件及其系统试验平台54-58
• 5.3 系统试验结果与分析58-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

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