【摘要】：隨著新能源的不斷發(fā)展,作為其中一個熱門分支的海洋潮流能的開發(fā)利用也日益受到重視。隨著研究的不斷深入以及開發(fā)規(guī)模規(guī)模的逐漸擴大,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。對比幾種常見的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式,結(jié)合實際情況以及潮流能發(fā)電的特點,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)和機側(cè)功率因數(shù)高,注入電網(wǎng)電流諧波小的特點。機側(cè)整流器應(yīng)用一種變步長的MPPT算法,具有對水流速度變化跟蹤快,不易引起最大功率點震蕩的特點。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,控制簡單,功率因數(shù)高的特點。文章對逆變器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行了設(shè)計,電流內(nèi)環(huán)設(shè)計為典型二階系統(tǒng),而電壓外環(huán)則被設(shè)計為典型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)運行。在對控制策略進(jìn)行了理論研究的基礎(chǔ)之上,文章對采用該控制策略的樣機進(jìn)行了設(shè)計,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)計和以ARM為核心的系統(tǒng)控制電路以及IGBT驅(qū)動的設(shè)計。文章還應(yīng)用MATLAB/Simulink平臺搭建了逆變器的仿真模型,并對軟件鎖相環(huán)和并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了仿真研究,為實際實驗樣機的設(shè)計調(diào)試提供可行性驗證。最后,對試驗樣機進(jìn)行了調(diào)試,以驗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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳云亞;謝少軍;闞加榮;過亮;;逆變器側(cè)電流反饋的LCL并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓前饋控制策略[J];中國電機工程學(xué)報;2013年06期

2 馬琳;金新民;唐芬;Pedro Rodrigue;孫凱;;三相并網(wǎng)逆變器比例諧振控制及其網(wǎng)壓前饋問題分析[J];電工技術(shù)學(xué)報;2012年08期

3 黃如海;謝少軍;;基于比例諧振調(diào)節(jié)器的逆變器雙環(huán)控制策略研究[J];電工技術(shù)學(xué)報;2012年02期

4 楊勇;趙春江;;分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器比例諧振控制[J];電力自動化設(shè)備;2011年11期

5 王要強;吳鳳江;孫力;段建東;;帶LCL輸出濾波器的并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J];中國電機工程學(xué)報;2011年12期

6 高艷波;柴玉萍;李慧清;陳紹艷;;海洋可再生能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議[J];可再生能源;2011年02期

7 吉正華;韋芬卿;楊海英;;基于dq變換的三相軟件鎖相環(huán)設(shè)計[J];電力自動化設(shè)備;2011年04期

8 李虹;董亮;段紅霞;;中國可再生能源發(fā)展綜合評價與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J];資源科學(xué);2011年03期

9 李波;李龍;楊麗;楊雪林;肖玉平;;潮流能的利用及研究狀況[J];太陽能;2010年09期

10 張勇;崔蓓蓓;邱宇晨;;潮流發(fā)電——一種開發(fā)潮汐能的新方法[J];能源技術(shù);2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 馬亮;大功率光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)研究[D];北京交通大學(xué);2012年

2 劉芙蓉;并網(wǎng)型戶用光伏系統(tǒng)的孤島檢測技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

3 陳仲;并聯(lián)有源電力濾波器實用關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 劉棟;離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的研制[D];華南理工大學(xué);2011年

2 劉強;海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)型逆變器設(shè)計研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 佘峰;永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最大功率控制的仿真研究[D];湖南大學(xué);2009年

4 文勁松;中小功率單相逆變并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D];湖南大學(xué);2007年

5 劉偉;潮流電站電能轉(zhuǎn)換與并網(wǎng)控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

6 楊少勇;變速恒頻潮流發(fā)電系統(tǒng)的分析研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

，

本文編號：2374047