本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)電變流器功率模塊IGBT結(jié)溫波動抑制策略研究

  更多相關(guān)文章： 雙饋風(fēng)電機組 IGBT模塊 結(jié)溫抑制 組合調(diào)制 轉(zhuǎn)速控制

【摘要】：變流器作為風(fēng)電機組電能回饋至電網(wǎng)的關(guān)鍵控制通道,其可靠運行對并網(wǎng)風(fēng)電機組的電能質(zhì)量與安全穩(wěn)定性至關(guān)重要。功率模塊電力電子器件結(jié)溫是影響變流器運行可靠性的重要指標(biāo)之一。雙饋風(fēng)電機組機側(cè)變流器由于長時間運行在較低工作頻率,較大的結(jié)溫及結(jié)溫波動使其疲勞壽命大幅降低。為了進(jìn)一步提高現(xiàn)有風(fēng)電變流器可靠性水平,論文針對雙饋風(fēng)電變流器功率模塊絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)結(jié)溫波動抑制問題,開展了IGBT模塊電熱耦合聯(lián)合建模及結(jié)溫變化規(guī)律的分析,并提出其結(jié)溫及結(jié)溫波動抑制策略。本文主要內(nèi)容包括:(1)針對有限元建模難以考慮控制策略對風(fēng)電變流器IGBT結(jié)溫的影響,建立考慮變流器電熱耦合特性的雙饋風(fēng)電機組聯(lián)合仿真模型。首先,基于IGBT模塊等效熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電熱耦合理論及多維插值方法,建立三相變流器結(jié)溫計算模型,并進(jìn)行實驗驗證;其次,基于雙饋風(fēng)電機組機側(cè)及網(wǎng)側(cè)變流器控制策略,建立了雙饋風(fēng)電機組及其控制系統(tǒng)仿真模型。最后,利用PLECS/Simulink聯(lián)合仿真平臺,建立雙饋風(fēng)電變流器結(jié)溫分析模型,對不同運行工況下變流器的電熱性能進(jìn)行分析。(2)針對不同調(diào)制策略會影響IGBT損耗,進(jìn)而影響其結(jié)溫變化的問題,提出一種組合分段調(diào)制的結(jié)溫抑制策略。首先,對不同不連續(xù)空間矢量調(diào)制(Discontinuous Space Vector Pulse Width Modulation,DSVPWM)策略所對應(yīng)的變流器最優(yōu)損耗功率因數(shù)角進(jìn)行分析;然后,基于雙饋發(fā)電機機側(cè)變流器功率因數(shù)角變化范圍,提出組合分段DSVPWM策略。最后,對組合調(diào)制下風(fēng)電變流器電熱性能、諧波性能進(jìn)行比較和驗證。(3)針對雙饋風(fēng)電機組機側(cè)變流器在同步轉(zhuǎn)速點附近IGBT結(jié)溫大幅波動問題,提出一種基于機組轉(zhuǎn)速控制的IGBT結(jié)溫波動抑制策略。首先,基于最大功率跟蹤曲線,提出通過控制機組轉(zhuǎn)速減少低頻運行時間的結(jié)溫波動抑制思路,并建立了包含轉(zhuǎn)速、功率控制的機側(cè)變流器結(jié)溫波動抑制策略。然后,對不同運行工況下變流器結(jié)溫、定子有功出力和發(fā)電量等方面進(jìn)行仿真,并結(jié)合等效實驗進(jìn)行驗證。論文建立的風(fēng)電變流器結(jié)溫分析聯(lián)合仿真模型可以對其結(jié)溫的準(zhǔn)確計算與分析提供支持,提出的結(jié)溫抑制策略可為現(xiàn)有機組及變流器控制策略改進(jìn)提供技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)電機組 IGBT模塊 結(jié)溫抑制 組合調(diào)制 轉(zhuǎn)速控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46;TM614
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 風(fēng)電變流器功率模塊IGBT結(jié)溫建模與分析11-12
• 1.2.2 風(fēng)電變流器IGBT模塊結(jié)溫及結(jié)溫波動抑制策略研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的研究內(nèi)容13-15
• 2 雙饋風(fēng)電變流器IGBT電熱耦合聯(lián)合仿真建模及結(jié)溫分析15-39
• 2.1 引言15
• 2.2 功率模塊電熱耦合特性15-18
• 2.2.1 功率模塊封裝技術(shù)15-16
• 2.2.2 熱力學(xué)參數(shù)和電參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換16-18
• 2.3 IGBT模塊電熱耦合模型18-28
• 2.3.1 風(fēng)電變流器IGBT模塊等效熱網(wǎng)絡(luò)18-19
• 2.3.2 IGBT模塊損耗與結(jié)溫計算19-24
• 2.3.3 不同輸出頻率下IGBT模塊結(jié)溫分析及驗證24-28
• 2.4 雙饋風(fēng)力發(fā)電機及其控制系統(tǒng)建模28-32
• 2.4.1 風(fēng)力機運行特性28-29
• 2.4.2 變流器的控制29-31
• 2.4.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機最大功率跟蹤控制31-32
• 2.5 雙饋風(fēng)電變流器結(jié)溫分析32-37
• 2.5.1 雙饋風(fēng)電變流器電熱分析模型32-33
• 2.5.2 機側(cè)及網(wǎng)側(cè)變流器損耗分析33-34
• 2.5.3 機側(cè)及網(wǎng)側(cè)變流器結(jié)溫分析34-37
• 2.6 小結(jié)37-39
• 3 雙饋風(fēng)電變流器IGBT結(jié)溫抑制的組合調(diào)制策略39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 基于DSVPWM策略的變流器開關(guān)損耗抑制原理39-42
• 3.2.1 不同DSVPWM策略39-40
• 3.2.2 不同調(diào)制策略下的結(jié)溫實驗比較40-41
• 3.2.3 基于DSVPWM策略的變流器開關(guān)損耗抑制思路41-42
• 3.3 機側(cè)變流器功率因數(shù)角變化范圍及其IGBT結(jié)溫抑制策略42-46
• 3.3.1 機側(cè)變流器負(fù)載功率因數(shù)角分析42-45
• 3.3.2 組合分段調(diào)制的機側(cè)變流器IGBT結(jié)溫抑制方法45-46
• 3.4 組合分段DSVPWM策略對變流器結(jié)溫及調(diào)制性能影響46-52
• 3.4.1 機組有功出力變化下組合分段DSVPWM策略的結(jié)溫抑制效果46-48
• 3.4.2 機組無功出力變化下組合分段DSVPWM策略的結(jié)溫抑制效果48-49
• 3.4.3 不同空間矢量調(diào)制策略的諧波性能比較49-52
• 3.5 小結(jié)52-55
• 4 基于轉(zhuǎn)速控制的機側(cè)變流器IGBT結(jié)溫波動抑制策略55-69
• 4.1 引言55
• 4.2 雙饋機組同步轉(zhuǎn)速附近結(jié)溫抑制策略55-58
• 4.2.1 機側(cè)變流器IGBT器件結(jié)溫波動抑制原理55-56
• 4.2.2 機側(cè)變流器IGBT器件結(jié)溫波動抑制流程56-58
• 4.3 機側(cè)變流器IGBT器件結(jié)溫波動抑制效果比較58-63
• 4.3.1 同步轉(zhuǎn)速附近區(qū)域動態(tài)結(jié)溫仿真58-61
• 4.3.2 全風(fēng)速范圍下穩(wěn)態(tài)結(jié)溫波動分析61-62
• 4.3.3 等效實驗分析62-63
• 4.4 不同控制策略下的機組效率分析63-67
• 4.4.1 穩(wěn)態(tài)風(fēng)速下定子出力分析63-64
• 4.4.2 改進(jìn)控制策略下的機組效率分析64-67
• 4.5 小結(jié)67-69
• 5 結(jié)論與展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 附錄79-82
• A. 三相變流器參數(shù)79-80
• B. 2MW雙饋風(fēng)電機組的主要仿真參數(shù)80
• C. 風(fēng)電變流器IGBT模塊主要參數(shù)80-82
• D. 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果及參加的科研項目82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李輝;胡姚剛;李洋;楊東;梁媛媛;歐陽海黎;蘭涌森;;大功率并網(wǎng)風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究綜述[J];電力自動化設(shè)備;2016年01期

2 栗然;唐凡;劉英培;王鐵強;賈京華;程倫;;雙饋風(fēng)電場新型無功補償與電壓控制方案[J];中國電機工程學(xué)報;2012年19期

3 景巍;譚國俊;葉宗彬;;大功率三電平變頻器損耗計算及散熱分析[J];電工技術(shù)學(xué)報;2011年02期

4 鄭軍;王曉寶;關(guān)艷霞;;基于Ansys的大功率IGBT模塊內(nèi)部傳熱研究[J];電力電子技術(shù);2011年01期

5 胡建輝;李錦庚;鄒繼斌;譚久彬;;變頻器中的IGBT模塊損耗計算及散熱系統(tǒng)設(shè)計[J];電工技術(shù)學(xué)報;2009年03期

6 潘武略;徐政;張靜;王超;;電壓源換流器型直流輸電換流器損耗分析[J];中國電機工程學(xué)報;2008年21期

7 耿莉,陳治明,R.Kruemmer,T.Reimann,J.Petzoldt;結(jié)溫在線控制系統(tǒng)的IGBT功率模塊熱耦合模型[J];微電子學(xué);2003年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳軍科;周雒維;孫鵬菊;杜雄;;功率變流器中IGBT模塊的結(jié)溫管理策略研究[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 秦星;風(fēng)電變流器IGBT模塊結(jié)溫計算及功率循環(huán)能力評估[D];重慶大學(xué);2014年

2 徐銘偉;絕緣柵雙極型晶體管結(jié)溫仿真模型及其應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2012年

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本文編號：754439