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风力发电系统中多电平变流器共模电压抑制技术研究

作　者: 龙立中
导　师: 章勇高
学　校: 华东交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 双馈风力发电系统多电平级联型桥式中点箝位逆变器共模电压电压利用率
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

由于环境和能源问题的日益严峻，可再生能源利用已经成为全球热点，其中，风能产业作为新能源的重要组成部分得到了长足发展。近些年来，随着风力发电机单机容量的扩增，传统两电平变流器已不能满足需要，这使得多电平变流器以其容量大、优越的谐波特性、灵活的控制方法等特点逐渐被运用到风力发电系统中。而在变流器的使用过程中，由于开关器件动作，在其输出侧会存在共模电压，该电压会对应用装置甚至系统造成危害，如形成的轴电流会在短时间内将电动机轴承烧毁，缩短电机寿命；产生电磁干扰，影响其他装置正常运行；与寄生电容作用形成漏电流，对系统甚至电网造成污染等。并且，共模电压幅值会伴随着变流器电平数增高而升高，带来的危害也更为严重。因此，必须采取一定措施来抑制变流器产生的共模电压，减小其造成的危害。论文开篇简单介绍了近些年风电系统的发展过程，阐述了多电平变流器在风电系统中应用的必要性。随后以变速恒频双馈风力发电系统为对象，分析了系统中变流器共模电压的产生机理及危害。在对共模电压本质进行理论分析后，以五电平桥式中点箝位逆变器为例，提出一种新型空间矢量脉冲宽度调制技术，并将该方法与现有共模电压抑制方法进行了对比性分析，从理论分析和仿真结果上验证了该方法的可行性及优越性。该方法能有效抑制共模电压，同时其电压利用率能够保持在传统空间矢量脉冲宽度策略电压利用率的90%以上，调制过程简单，且适用于多电平级联型桥式中点箝位逆变器。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 文章选题背景及意义  7-8
  1.2 多电平变流器在风力发电系统中的必要性  8-10
    1.2.1 风力发电产业的发展及趋势  8-10
    1.2.2 多电平变流器在风力发电系统中的应用  10
  1.3 风电系统中变流器引起的共模电压问题  10-13
  1.4 现有的解决方法及其存在缺陷  13-15
  1.5 文章主要研究内容  15-16
第二章五电平 NPC/H-Bridge 逆变器共模电压研究  16-23
  2.1 五电平 NPC/H-Bridge 逆变器主电路及工作原理  16-18
  2.2 共模电压定义及傅里叶分析  18-20
    2.2.1 共模电压定义  18-19
    2.2.2 共模电压傅里叶分析  19-20
  2.3 五电平 NPC/H-Bridge 共模电压分析  20-23
第三章现有抑制策略分析  23-39
  3.1 现有典型调制策略分析  23-38
    3.1.1 传统 SVPWM 策略  23-29
    3.1.2 改进型 SVPWM 策略  29-33
    3.1.3 改进型 SPWM  33-38
  3.2 本章小结  38-39
第四章新型 SVPWM 策略及其仿真分析  39-47
  4.1 新型 SVPWM 策略的思路  39-42
    4.1.1 简化 SVPWM 策略  39-41
    4.1.2 抑制 CMV 并保持较高电压利用率  41-42
  4.2 新型 SVPWM 策略仿真分析  42-45
    4.2.1 调制原理  42
    4.2.2 仿真结果及其分析  42-45
  4.3 本章小结  45-47
第五章五电平 NPC/H-Bridge 系统硬件实验平台设计  47-57
  5.1 系统整体结构  47
  5.2 硬件电路设计  47-54
    5.2.1 三相不控整流电路设计  48-49
    5.2.2 五电平 NPC/H-Bridge 逆变器设计  49-51
    5.2.3 隔离驱动电路设计  51-52
    5.2.4 信号检测调理电路设计  52-54
  5.3 DSP 控制器及软件设计  54-55
  5.4 部分实验结果  55-57
第六章总结与展望  57-58
  6.1 全文总结  57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-61
个人简历在读期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

风力发电系统中多电平变流器共模电压抑制技术研究

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