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直驱式风电系统并网逆变器控制研究

作　者: 张书梅
导　师: 刘观起
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 直驱式风电并网系统并网逆变器电压空间矢量脉宽调制双闭环控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在经济快速增长和电力需求增加的推动下,为使电力能源供应多样化,同时减少碳排放量,风电产业具备了主导世界电力市场的潜能。当前,在我国风电产业快速发展的同时,风电并网难的问题仍未彻底解决,除了与政府政策有一定的相关外,风电并网技术问题也是其中原因之一,因此风电如何高质量又稳定地并入电网成为急需的问题。本课题针对直驱式风电系统中并网控制有关问题进行了较详细研究,将具有直流电压利用率高、输出波形畸变率低、开关频率低等特点的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术运用到风电并网逆变控制中,为使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用了电流PI调节器控制,为维持直流环节电压的恒定,采用了电压PI闭环控制,即双闭环控制。本文首先分析研究了三相电压型逆变器的数学模型,对改进SVPWM调制技术的基本原理以及控制算法进行了详细阐述,建立了基于双闭环控制和SVPWM控制的风电并网逆变部分的总体仿真模型。利用MATLAB中SIMULINK动态仿真工具实现改进SVPWM控制算法的仿真,在此基础上分别采用改进SVPWM和传统SVPWM算法控制风电并网逆变器,并对这两种控制的仿真结果作了分析比较,得出改进SVPWM控制并网电流谐波含量少,总谐波畸变率低,实现了单位功率因数并网,对直驱式风电系统并网具有一定的现实指导意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 风力发电的研究现状及前景展望  10-11
    1.2.1 风力发电的研究现状  10-11
    1.2.2 风力发电的前景展望  11
  1.3 风电并网的相关技术  11-14
  1.4 本课题研究的意义和主要完成的工作  14-16
    1.4.1 课题的研究意义  14
    1.4.2 主要完成的工作  14-16
第2章三相电压型PWM 逆变器的研究分析  16-24
  2.1 直驱式风力发电系统概述  16-18
  2.2 三相电压型PWM 逆变器的拓扑结构  18-19
  2.3 三相电压型PWM 逆变器的数学模型  19-23
    2.3.1 三相静止坐标系（a，b，c）下的数学模型  19-21
    2.3.2 两相静止坐标系（α，β）下的数学模型  21
    2.3.3 两相旋转坐标系（d，q）下的数学模型  21-22
    2.3.4 三相电压型PWM 逆变器的前馈解耦分析  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章电压空间矢量控制策略  24-36
  3.1 电压电流双闭环控制系统设计  24-28
    3.1.1 电流内环的设计  24-25
    3.1.2 电流内环的分析  25-26
    3.1.3 电压外环的设计  26-27
    3.1.4 电压外环的分析  27-28
  3.2 空间电压矢量调制（SVPWM）方法  28-35
    3.2.1 SVPWM 的基本原理  28-30
    3.2.2 电压矢量所在扇区的判断  30-31
    3.2.3 开关管导通时间计算  31-33
    3.2.4 各相桥臂开关管导通时间分配  33-34
    3.2.5 SVPWM 波形的产生  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章改进SVPWM 控制方法的仿真实现  36-43
  4.1 改进SVPWM 调制方法的提出与分析  36-37
  4.2 改进SVPWM 控制算法的仿真实现  37-42
  4.3 本章小结  42-43
第5章直驱式风电并网逆变器控制建模仿真  43-51
  5.1 控制系统参数的设计  43-47
    5.1.1 稳态指标  43
    5.1.2 交流侧电感的确定  43-45
    5.1.3 直流侧电容的设计  45-47
  5.2 直驱式风电系统并网逆变器控制仿真实现  47-50
    5.2.1 系统仿真参数的给定  47-48
    5.2.2 风电并网逆变控制仿真及结果分析  48-50
  5.3 本章小结  50-51
第6章结论与展望  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果  55-56
致谢  56-57
详细摘要  57-69

直驱式风电系统并网逆变器控制研究

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