本文選題：變速恒頻系統(tǒng) + 諧波分析　； 參考：《湖南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的加快和近代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,變速恒頻(VSCF)系統(tǒng)越來越多的在實際生活中使用。在目前的新能源發(fā)電領(lǐng)域,如風(fēng)力發(fā)電、余熱發(fā)電等,大多采用背靠背雙PWM變流器對能量進行傳輸。隨著電力電子器件的大量使用,將會給整個發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)帶來大量的諧波。目前國內(nèi)外對于網(wǎng)側(cè)的諧波抑制大多采用L或者LCL無源濾波器實現(xiàn)。但是由于電機本體的工藝和死區(qū)效應(yīng),電機定子中同樣帶有大量的諧波,這些諧波輕則影響電機發(fā)電效率和發(fā)熱,重則導(dǎo)致電機損壞。對于電機定子諧波的抑制成為變速恒頻系統(tǒng)應(yīng)用中的一個難題。首先,本文以永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例,對變速恒頻系統(tǒng)兩種重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行了介紹,針對諧波的問題再介紹了幾種常用的諧波抑制策略。為了方便后面的分析,本文介紹了一種常用的背靠背PWM變流器控制策略。并通過MATLAB/simulink的仿真對所介紹的控制策略的有效性進行了驗證。其次,從電機的本體和變流器控制的角度入手,本文對諧波產(chǎn)生的原因進行了深入的分析。由于電機的工藝問題,在電機定子中會產(chǎn)生一些無規(guī)律性的齒槽轉(zhuǎn)矩,從而帶了無規(guī)律的諧波。同時變流器的死區(qū)效應(yīng)又會帶來大量有規(guī)律性的諧波,而因為開關(guān)管管壓降的原因使得這些諧波加重,更大程度的影響變速恒頻系統(tǒng)正常運行。這些諧波可以通過傅里葉分解成一系列的奇數(shù)次諧波,同時又由于電機定子為星型連接,抵消了三的倍數(shù)次諧波,得到了發(fā)電機定子的各次諧波含量。然后通過MATLAB/simulink的仿真對所提出的結(jié)論進行了驗證。針對這些諧波,網(wǎng)側(cè)可以采用LCL濾波電路并網(wǎng)。對于機側(cè)變流器,本文先通過傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器控制,但是通過系統(tǒng)的伯德圖發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器在永磁同步發(fā)電機的諧波抑制中的帶寬過小且穩(wěn)定性差。為了解決傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器的這些問題,本文提出了一種改進式的比例積分準(zhǔn)諧振控制器,通過伯德圖可以看出系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定性大幅度提高,提升了比例積分準(zhǔn)諧振控制器的實際應(yīng)用價值。最后通過MATLAB/simulink的仿真對所提出的改進式的比例積分準(zhǔn)諧振控制器進行了驗證。最后,先是對實驗平臺的硬件的選型和作用進行了詳細(xì)的介紹,網(wǎng)側(cè)采用LCL濾波電路進行濾波并網(wǎng)；然后通過軟件流程圖對實驗平臺的軟件流程進行了詳細(xì)的分析；再通過所搭建的實驗平臺機側(cè)變流器對本文所提的控制策略進行了試驗運行,得到運行后的實驗數(shù)據(jù)。
[Abstract]:With the acceleration of industrial modernization and the rapid development of modern science and technology, VSCFs are more and more used in real life. At present, in the field of new energy generation, such as wind power generation, waste heat generation and so on, most of the energy is transmitted by back-to-back dual PWM converter. With the extensive use of power electronic devices, it will bring a lot of harmonics to the whole power generation system and power grid. At present, most of harmonic suppression at home and abroad is realized by L or LCL passive filter. However, due to the process and dead-time effect of the motor, there are also a large number of harmonics in the stator of the motor. The light of these harmonics will affect the generation efficiency and heat of the motor, and lead to the damage of the motor. The harmonic suppression of motor stator becomes a difficult problem in the application of variable speed constant frequency system. Firstly, this paper introduces two kinds of important topology of variable speed constant frequency system by taking permanent magnet direct drive wind power system as an example, and introduces several common harmonic suppression strategies for harmonic problems. In order to facilitate the later analysis, this paper introduces a control strategy of back-to-back PWM converter. The effectiveness of the proposed control strategy is verified by MATLAB/simulink simulation. Secondly, from the angle of motor body and converter control, the cause of harmonic generation is analyzed in this paper. Due to the technical problems of the motor, some irregular torque of the tooth slot will be produced in the stator of the motor, and thus there will be irregular harmonics. At the same time, the dead-time effect of the converter will bring a large number of regular harmonics, and because of the voltage drop of the switch tube, these harmonics will be aggravated, which will affect the normal operation of the variable speed constant frequency system to a greater extent. These harmonics can be decomposed into a series of odd harmonics by Fourier transform. At the same time, because the stator of the motor is star connected, the multiple harmonics of the generator stator are offset, and the harmonic content of the generator stator is obtained. Then the conclusion is verified by the simulation of MATLAB/simulink. In view of these harmonics, the LCL filter circuit can be used in the grid-connected network. For the machine side converter, the traditional proportional integral quasi-resonant controller is used to control the converter, but it is found by the Byrd diagram of the system. The traditional proportional integral quasi-resonant controller has a small bandwidth and poor stability in harmonic suppression of permanent magnet synchronous generator (PMSG). In order to solve these problems of the traditional proportional integral quasi-resonant controller, an improved proportional integral quasi-resonant controller is proposed in this paper. The practical application value of proportional integral quasi-resonant controller is improved. Finally, the improved proportional integral quasi-resonant controller is verified by MATLAB/simulink simulation. Finally, the hardware selection and function of the experimental platform are introduced in detail, the LCL filter circuit is used to filter the network side and the software flow chart is used to analyze the software flow chart of the experimental platform in detail. Then, the control strategy proposed in this paper is tested by the experimental platform, and the experimental data are obtained.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46;TM61

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本文編號：1943371