双馈风电机组控制系统及变流器的研究

【摘要】：在能源短缺和环境污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能开发是具有非常重要意义的,风电技术也成为了各国学者所研究讨论的热门课题。本论文以交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制为主题,深入研究了双馈型异步发电机(DFIG)的结构与运行理论,并且运用矢量控制技术对双馈型异步发电机的有功、无功功率进行解耦控制。在基于SVPWM脉宽调制的基础上再结合逻辑脉冲封锁原理,本文提出了LVPWM(逻辑电压空间矢量脉宽调制)技术,并将其应用于风电系统的双PWM变流器中,验证了其可行性与优越性。 首先本文描述了交流励磁变速恒频风电系统的结构,对双馈型发电机(DFIG)的运行体系进行了理论分析,在讨论DFIG数学模型和等值电路的基础上,研究了其运行特性及功率关系,为双馈型发电机的功率控制和励磁变流器的设计提供理论基础。其次,在讨论风力机的运行特性及其数学模型的基础上,阐述了风力机捕获最大风能的原理。并在DFIG的运行控制中使用了磁场定向的矢量控制技术,形成了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略。 励磁变流器是实现双馈发电机控制的关键,它决定着控制系统及发电机输出电能的性能。本文在基于交流励磁变速恒频风电系统的运行特性上,研究设计了具有能量双向流动的双PWM变流器。讨论了两个变流器在功能与控制方案中的不同,网侧变流器采用以电网电压为定向的矢量控制和基于负载功率平衡的电流前馈控制技术,实现了交流侧的单位功率因素和直流母线电压的控制。两个变流器能够根据发电机的不同工作状况自动的完成整流/逆变(逆变/整流)状态切换,实现能量的双向流动。随后在SVPWM控制技术的基础上详细推导了LVPWM的实现原理,并用MATLAB仿真把它应用于励磁变流器中,验证了它的可行性与优越性。 在文章的最后讨论了风电系统中的低电压运行(LVRT)技术。分析了双馈型发电系统在电压闪变的情况下的数学模型。为以后研究低压穿越技术提供了理论分析的基础。 【关键词】：风力发电 变速恒频 双馈发电机 矢量控制 双PWM变换器 LVPWM控制技术 低压运行
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 国内外风力发电的发展概况10-12
• 1.1.1 世界风力发电的发展概况10-11
• 1.1.2 中国风力发电的发展现状11-12
• 1.2 风力发电系统分类12-13
• 1.3 变速恒频风力发电系统13-17
• 1.3.1 鼠笼型异步发电机变速恒频风力发电系统13-14
• 1.3.2 绕线式异步发电机变速恒频风力发电系统14
• 1.3.3 双馈型发电机变速恒频风力发电系统14-15
• 1.3.4 无刷双馈发电机系统15-16
• 1.3.5 同步直驱发电机变速恒频风电系统16-17
• 1.4 本课题研究的主要内容17-18
• 2 风电系统中的风力机与双馈型发电机的运行分析18-31
• 2.1 变速恒频双馈风电系统中的风力机18-24
• 2.1.1 风轮的气动特性18-20
• 2.1.2 风力机的数学模型20-22
• 2.1.3 风力机模型仿真22-24
• 2.2 变速恒频双馈发电机24-31
• 2.2.1 变速恒频双馈发电机原理概述24-25
• 2.2.2 交流励磁双馈发电机等值电路与基本公式25-27
• 2.2.3 双馈电机的运行方式和分类27-29
• 2.2.4 双馈风力发电机系统的功率流向与能量关系29-31
• 3 交流励磁变速恒频风力发电系统的矢量控制技术31-52
• 3.1 矢量控制技术31-36
• 3.1.1 空间矢量的概念32
• 3.1.2 矢量控制的基本思路32-36
• 3.2 双馈发电机的数学模型36-42
• 3.2.1 三相静止坐标系下双馈发电机数学模型36-39
• 3.2.2 坐标变换和变换阵39-40
• 3.2.3 双馈发电机在两相旋转坐标系下的数学模型40-42
• 3.3 以定子磁链定向的双馈发电机矢量控制42-46
• 3.4 基于MATLAB/SIMUlink 的双馈型发电机风电系统仿真46-52
• 4 交流励磁双PWM 变流器的矢量控制研究52-83
• 4.1 变速恒频双馈风力发电机用交流励磁电源分析52-54
• 4.2 网侧变流器的基本结构54-56
• 4.3 网侧变流器的数学模型56-59
• 4.3.1 三相静止坐标系下的数学模型56-57
• 4.3.2 两相旋转坐标系下的数学模型57-59
• 4.4 以电网电压为定向的网侧变流器的矢量控制59-61
• 4.5 空间电压矢量调制的原理与实现61-83
• 4.5.1 SVPWM 的基本原理及实现62-70
• 4.5.2 LVPWM(逻辑电压空间矢量脉宽调制技术)原理及实现70-83
• 5 低压穿越技术83-96
• 5.1 风力发电系统并网运行标准规范83-84
• 5.2 电网电压跌落对风力发电系统的影响84
• 5.3 双馈型风力发电系统的低电压运行特性84-88
• 5.4 DFIG 风力发电系统在电压闪变时数学模型及控制方法88-92
• 5.5 电压跌落的检测技术92-96
• 结论96-97
• 参考文献97-100
• 在学研究成果100-101
• 致谢101

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于VSCF-DFIG的空载并网控制仿真分析    张新;魏毅立;周海晶;杨玉海;章鲁浩;钟凯;宋雄弢;

基于LVPWM的风电变流器控制技术研究    魏毅立;张新;魏士焕;吴振奎;

双馈风力发电机并网新型控制策略分析    魏毅立;张新;

基于模糊控制的双馈发电机并网控制策略分析    魏毅立;张新;王晓红;

泵站电机双馈调速系统的研究    曹晓鸽

双馈感应发电机调速风力机    魏毅立,李华德,吴振奎,尚德舜

风电系统实现LVRT的电网电压跌落检测方法    胡书举;李建林;李梅;

交流电动机1—3变换控制    魏毅立;何敏哉;徐惠良;

双馈感应电动机磁场定向1～3变换速度控制    魏毅立;

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析    马洪飞,徐殿国,苗立杰

双馈感应式风力发电系统低电压穿越研究    梁亮;李建林;许洪华;

电压空间矢量调制与常规SPWM的比较研究    熊健,康勇,张凯,陈坚

鼠笼感应电动机磁场定向1～3变换控制    魏毅立;王德明;苑宝环;于晓光;潘启祥;

变速恒频双馈风力发电系统应用研究    李建林;付勋波;胡书举;

百千瓦级风机建模与仿真    包能胜,陈庆新,姜桐

无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究    张伟

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

变速恒频风力发电系统运行与控制研究    刘其辉

双馈电动机的控制系统研究    吴胜

变速恒频风力发电系统的建模与仿真研究    付海涛

变速恒频风力发电机网侧变换器在输入电压不平衡时控制技术的研究    林资旭

变速恒频风力发电系统的建模和仿真    赵杨

变速恒频风力发电系统中矢量控制系统的研究及应用    李楠

变速恒频双馈风力发电励磁控制策略研究    宋同富

感应电机双馈调速系统稳定性分析与仿真    万能

基于双馈电机的变速恒频风电系统的研究    耿秀明

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

异步电机矢量控制系统的建模与仿真    江辉;陈飞;

基于RBF神经网络整定PID的PMLSM控制研究    曹文霞;汪永华;钱多德;

基于DSP2407的矢量控制三相异步电动机变频调速系统设计    廖子庭;樊生文;冯建国;李正熙;

一种交流调速的高精度采样系统设计    曹靖;李红涛;苗建锋;赵占斌;

基于DSP的异步电机定子磁场定向解耦控制策略研究    杨立永;陈智刚;李正熙;

风力发电并网逆变器的前馈解耦控制    李正熙;郑春雨;樊生文;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

基于Lyapunov理论的交流传动系统建模和稳定性分析    刁利军;刘志刚;孙大南;贾利民;

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

采用异步发电机和PWM整流器的42伏汽车发电系统的一种电压控制策略及分析模型    卢子广;谭峙;

采用爪极同步发电机和PWM整流器的汽车发电系统的高性能控制设计    卢子广;纵葵花;

基于积分滑模控制的三电平Buck变换器    黄悦华;

无轴承异步电机两种磁场定向控制系统设计与性能分析    朱熀秋;郝建欣;张伟霞;潘伟;刘贤兴;

PWM整流器直接功率控制的新型调制策略    郑征;王聪;赵焕;

变频电源笼型异步电机断条故障诊断仿真研究    罗铭;刘振兴;周恒;张雪;高放英;

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

采用电流内模解耦和电压二自由度内模控制的PWM整流器    周渊深;

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究    谢斌

多绕组变压器式可调电抗的研究与应用    田军

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

新型可编程电液比例控制器关键技术研究    聂勇

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究    王立飞

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

带式输送机起动制动一体化自动控制系统的研究    苏鹏

基于EKF无速度传感器矢量控制系统的研究    田恩国

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

注塑机械手控制系统设计研究    丁鉴彬

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

吉林省洮南风电场选址及长远发展分析    陈海清

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

感应电动机双馈调速的3种最佳控制方法    王克成,余达太

双馈调速在泵站系统中的应用研究    张杰;廖冬初;许正望;潘健;陈俊;

舰艇原动机及其调速系统的研究    冉墨男;苏正伟;彭召升;

十五相感应电机定子绕组多相开路的稳态特性    陈林

采用双环控制的多电平D类功率放大器    张缨;李耀华;胜小松;

双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略    吴国祥;马炜;陈国呈;俞俊杰;

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略    裘迅;方宇;王儒;邢岩;

异步电动机的直接转矩控制    冯江华,陈高华,黄松涛

PWM 整流器直流电压对电源电流控制的影响    董晓鹏,王兆安

电压空间矢量调制与常规SPWM的比较研究    熊健,康勇,张凯,陈坚

PWM整流器及其控制策略的研究    张兴

双馈型风力发电变流器及其控制    杨淑英

双馈风电机组有源Crowbar技术研究    王文明

中小高新技术企业对私募股权的应用研究    刘京峰

基于变频电源的PWM整流器研究    卞萍萍

变速恒频双馈风电机组控制策略研究    尹向前

逻辑脉冲宽度调制(LPWM)变换器原理    魏毅立;吴振奎;杨宇;宋文隽;杨智利;

基于DSP2407的矢量控制三相异步电动机变频调速系统设计    廖子庭;樊生文;冯建国;李正熙;

感应电动机双馈调速的3种最佳控制方法    王克成,余达太

变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析    胡书举;李建林;许洪华;

交流电动机1—3变换控制    魏毅立;何敏哉;徐惠良;

三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究    浦志勇,黄立培,吴学智

PWM整流器的控制器工程化设计方法    熊健,张凯,陈坚

基于电流预测的高功率因数变流器电压矢量优化控制策略的研究    张兴,张崇巍

瞬时功率理论的广义变压器模型及其与传统功率理论的统一数学描述    王茂海,刘会金,周伟涛

一种新型PWM整流器    鞠儒生,陈宝贤,陈燕

一种改进的PWM整流器间接电流控制方案仿真    熊健,张凯,裴雪军,陈坚

无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究    张伟

交流励磁发电机输出电力谐波抑制    王文举

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究    林成武

双馈电动机的控制系统研究    吴胜

基于DSP的异步电动机SVPWM系统研究    王潞钢

新型变速恒频风力发电系统运行方式研究    陈学顺

矢量控制系统中优化PWM控制策略的研究    李峰

基于DSP的双PWM交流励磁系统的实现    谷海涛

MW级变速恒频风力发电机网侧变换器控制技术的研究    王志华

变速恒频风力发电系统的运行控制及仿真分析    刘雪菁

具有LCL滤波器的网侧变流器多环控制    张兴;邵文昌;杨淑英;谢震;曹仁贤;

风力发电逆变系统电磁干扰分析    张胜;金结红;

《海上双馈风力发电机组变流器》等三项协会标准计划立项    林丽;

利德华福勇1.5MW双馈异步风力发电机变流器研制成功    

双馈型风力发电机工作原理    刘明山;

对引进西德SIMOREG—K小型变流器的评价    朱传玺;

1000kW交直交系统变流器设计主要问题分析    吴茂杉

晶闸管变流装置的故障监视新方法    王清灵;刘峻;

交流传动系统功率变换器发展概况综述    严青;张晓光;万淑芸;王离九;

一种新型高功率因数变流器研究    文元美!广州510643,康勇!武汉430074,詹长江!武汉430074,陈坚!武汉430074

三相单位功率因数变流器滑模变结构控制    郑颖楠;傅诚;杨晓波;

基于IGBT的磁悬浮列车车载变流器散热器的设计    池浦田;李崇坚;朱春毅;唐磊;兰志明;

ABB ACS800系列和Siemens 6SE70系列工程型变流器的比较研究    朱安远;

基于恒频脉宽调制及多谐振技术的桥式零电流开关变流器    高潮;廖晓峰;

基于神经网络的大型风力发电机变流器故障诊断方法    郭洪澈;

十二状态法晶闸管变流器快速数字仿真    景武;

一种新型的零电压开关双向DC-DC变换电源    孙频东;

基于预测控制技术的多电平Boost型功率因数校正开关变流器——分析，设计及电路实验    高潮;

HX_D3型交流传动电力机车试验    王立民;刘会岩;

整流装置保护元件的配置与选用    葛秋林;

我双馈异步风力发电机变流器研制成功    潘海滨

“训风”领域试比高    刘一丹

国电1.5兆瓦风机变流器在保下线    记者 谢辉

突破电网适应性瓶颈国内首台5兆瓦风电变流器亮相    本报记者 马亮

国内首套1兆瓦再生制动回馈变流器成功投运    记者 贾耀钟　通讯员 朱选杰

金风科技引进变流器模块技术    本报记者 李瞧

IR新型变流器用芯片组投放市场    文宇

江苏大全研发2兆瓦风电变流器    胡圣海

本地化进程加速 Converteam携5兆瓦变流器抢滩中国    本报记者 马亮

哈尔滨九洲电气1.5MW双馈风力发电机变流器成功通过认证    记者 慕伟刚

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

兆瓦级双馈式三电平风电变流器关键技术研究    李渊

低速永磁直驱风力发电变流器若干关键技术研究    杨恩星

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究    仇志凌

DC-DC变流器的柔性变拓扑研究    陈威

双馈风力发电系统变流器控制的相关研究    战亮宇

大容量双馈式风力发电系统并网关键问题研究    周宏林

双馈型风力发电变流器及其控制    杨淑英

直驱同步风力发电变流器控制研究    刘继宗

小型单相并网风力发电变流器的研究    冯其塔

风电变流器网侧电压跌落分析及其控制策略的研究    任其广

双馈式风力发电系统网侧变流器的控制研究    张宇锟

风力发电机组变流器技术的研究    侯李祥

牵引变流器故障诊断的研究    刘玲

风力发电并网侧T型滤波器的设计及控制策略研究    邢介宇

基于DSP永磁风力发电机侧变流器的研究    范长宝

非互补有源箝位反激变流器的研究    黄秀成

小型风力发电并网系统变流器的控制研究    喻莉