發(fā)布時間：2020-07-07 11:03

【摘要】：微型燃氣輪機作為一種穩(wěn)定、環(huán)保、高效的動力裝置,是目前實際應用比較廣泛的分布式電源。微型燃氣輪機轉速較高,通常采用永磁同步發(fā)電機與其同軸運行,發(fā)出中頻交流電。由于微型燃氣輪機帶動永磁同步發(fā)電機發(fā)出的中頻交流電不能直接供負載使用,需要對發(fā)電機端輸出的電能進行轉換�；谝陨闲枨�,設計了微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)用變流器,將微型燃氣輪機帶動永磁同步發(fā)電機發(fā)出的中頻交流電進行轉換,產生能夠滿足負載運行需求的三相工頻交流電,保證微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)及其所帶負載穩(wěn)定運行。本文設計的微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)用變流器主要由VIENNA整流器和三相橋式逆變器組成。VIENNA整流器主要是將永磁同步發(fā)電機輸出的中頻交流電轉換成滿足合適電壓等級的直流電,為逆變器提供穩(wěn)定的輸入;逆變器主要是將VIENNA整流器提供的輸入逆變產生滿足負載要求的三相工頻交流電。為了保證微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,本文所作的工作主要集中在兩個方面:在第二章建立了微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)用變流器的拓撲結構和數(shù)學模型,在第三章設計了VIENNA整流器和三相橋式逆變器的控制策略:通過對VIENNA整流器的輸入電流在dq旋轉坐標系下進行分解,以整流器輸入三相電流在交軸上的分解量iq=0為控制目標,結合電壓電流雙閉環(huán)控制策略,保證VIENNA整流器工作在單位功率因數(shù)狀態(tài),在提供穩(wěn)定直流輸出的同時減小整流器的體積,提高功率密度;逆變器控制部分,在考慮線路阻抗對控制效果影響的前提下,對傳統(tǒng)下垂控制進行改進,引入虛擬阻抗補償環(huán)節(jié),保證逆變器在不同的線路長度和接入方式下外部參數(shù)一致,降低了逆變器阻抗參數(shù)和線路阻抗參數(shù)對控制效果的影響;結合電壓電流雙閉環(huán)控制策略,保證逆變器輸出的三相工頻交流電電壓幅值和頻率穩(wěn)定,不隨負載變化產生較大波動,同時提高系統(tǒng)的響應速度。二是針對微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出不滿足負載功率需求的問題,研究了逆變器并聯(lián)運行中輸出電壓穩(wěn)定性和功率平均分配的問題,以減小單臺微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)功率器件的開關應力和系統(tǒng)體積,滿足分布式發(fā)電系統(tǒng)中分布式電源即插即用的要求,提高單臺分布式電源故障時系統(tǒng)的供電可靠性和冗余供電能力。最后對上述拓撲結構和控制策略在Matlab/Simulink環(huán)境下進行了仿真,驗證了所設計系統(tǒng)控制策略的可靠性;搭建了微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)用變流器實驗平臺,進一步通過實驗對上述所提出的設計進行驗證。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM46
【圖文】：

整流器輸出電壓波形圖

整流器輸入端A相電壓電流波形

西安科技大學全日制工程碩士學位論文以看出，逆變器在帶純阻性負載時，電壓電流同相；在 T=0.3s 突增負載時，電流波形過度平滑，沒有發(fā)生沖擊；電壓未發(fā)生明顯跌落；在 T=0.7s 突卸負載時，電流經過 0.07s后將為 0，系統(tǒng)恢復空載運行。從圖 4.9 可以看出，當系統(tǒng)負載突增時，系統(tǒng)頻率由 50.2Hz跌落至 50.1Hz，突卸負載時，系統(tǒng)頻率由 50.1Hz 恢復至 50.2Hz，符合下垂控制基本原理，頻率跌落范圍滿足《電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T 15945-1995）》對電力系統(tǒng)頻率系統(tǒng)的要求；圖 4.10 為逆變器輸出的有功功率曲線，其值大小與負載功率變化一致。

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本文編號：2745041