【摘要】：隨著新能源的不斷發(fā)展,作為其中一個(gè)熱門分支的海洋潮流能的開(kāi)發(fā)利用也日益受到重視。隨著研究的不斷深入以及開(kāi)發(fā)規(guī)模規(guī)模的逐漸擴(kuò)大,潮流能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也得到了快速發(fā)展。在這種背景下,在查閱了大量的文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上,本文對(duì)潮流能發(fā)電系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變技術(shù)進(jìn)行了研究。對(duì)比幾種常見(jiàn)的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式,結(jié)合實(shí)際情況以及潮流能發(fā)電的特點(diǎn),選取適合本文的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并建立abc靜止坐標(biāo)系以及dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的狀態(tài)和電路開(kāi)關(guān)模型。為之后逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)研究提供數(shù)學(xué)理論依據(jù)。在潮流發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中,電力變換裝置的結(jié)構(gòu)選擇直接會(huì)影響到系統(tǒng)的性能以及效率。本文采用的是一種雙PWM變流器的兩級(jí)式的變速恒頻直驅(qū)式的潮流發(fā)電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該方式具有網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)功率因數(shù)高,注入電網(wǎng)電流諧波小的特點(diǎn)。機(jī)側(cè)整流器應(yīng)用一種變步長(zhǎng)的MPPT算法,具有對(duì)水流速度變化跟蹤快,不易引起最大功率點(diǎn)震蕩的特點(diǎn)。網(wǎng)側(cè)逆變器采用帶電網(wǎng)電壓前饋的電壓電流雙環(huán)的直接電流控制方式,具有系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快,控制簡(jiǎn)單,功率因數(shù)高的特點(diǎn)。文章對(duì)逆變器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì),電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)為典型二階系統(tǒng),而電壓外環(huán)則被設(shè)計(jì)為典型II型系統(tǒng)。并且分析了電網(wǎng)電壓前饋的作用,同時(shí)應(yīng)用了一種SPLL方式以保證并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓相位一致,使逆變器以高功率因數(shù)并網(wǎng)運(yùn)行。在對(duì)控制策略進(jìn)行了理論研究的基礎(chǔ)之上,文章對(duì)采用該控制策略的樣機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括直流濾波電容、三相橋臂器件選取、交流側(cè)濾波器的設(shè)計(jì)和以ARM為核心的系統(tǒng)控制電路以及IGBT驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。文章還應(yīng)用MATLAB/Simulink平臺(tái)搭建了逆變器的仿真模型,并對(duì)軟件鎖相環(huán)和并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了仿真研究,為實(shí)際實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)調(diào)試提供可行性驗(yàn)證。最后,對(duì)試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了調(diào)試,以驗(yàn)證所采用的控制策略的正確性和可行性。
[Abstract]:With the development of new energy, the exploitation and utilization of ocean tidal energy, which is one of the most popular branches, has been paid more and more attention. With the deepening of the research and the expansion of the scale of development, the technology of grid-connected power flow has been developed rapidly. In this context, on the basis of a large number of references, the grid-connected inverter technology in power flow power generation system is studied in this paper. Compared with several common inverter topology forms, combined with the actual situation and the characteristics of power flow generation, select the topology suitable for this paper, and establish the state and circuit switch models under abc static coordinate system and dq rotation coordinate system. It provides the mathematical theory basis for the later research of grid-connected control technology of inverter. In the power generation system, the structure selection of the power conversion device will directly affect the performance and efficiency of the system. In this paper, a two-stage power flow topology with variable speed and constant frequency direct-drive is used in a double PWM converter, which has the characteristics of high power factor on the grid side and high power factor on the machine side, and low harmonic current in the injected power network. The machine side rectifier uses a variable step size MPPT algorithm, which has the characteristics of fast tracking of the change of flow velocity and difficulty of causing the maximum power point oscillation. The grid-side inverter adopts the direct current control mode with voltage and current double loop with grid voltage feedforward, which has the characteristics of fast system regulation, simple control and high power factor. In this paper, the voltage outer loop and the current inner loop of the inverter are designed. The current inner loop is a typical second order system, while the voltage outer loop is a typical II type system. The function of grid voltage feedforward is analyzed, and a SPLL method is applied to ensure that the phase of grid-connected current is the same as that of grid voltage, so that the inverter can run with high power factor. Based on the theoretical study of the control strategy, the paper designs the prototype of the control strategy, including DC filter capacitance, three-phase bridge arm device selection. The design of AC side filter, the system control circuit with ARM as the core and the design of IGBT driver. The simulation model of inverter is built by using MATLAB/Simulink platform, and the software phase-locked loop and grid-connected control strategy are simulated, which provides feasibility verification for the design and debugging of the actual experimental prototype. Finally, the test prototype is debugged to verify the correctness and feasibility of the proposed control strategy.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2374047