【摘要】：在現代風力發(fā)電領域,近海風場可開發(fā)的風能資源是陸地的3倍,儲量十分豐富,且海上風能具有穩(wěn)定性好、風速高、容易預測等突出優(yōu)勢,但海上風力發(fā)電系統(tǒng)的運行環(huán)境極為惡劣,因此系統(tǒng)可靠性顯得尤為重要。為此,近年來學者們提出了可容錯運行電機系統(tǒng)的概念,并得到廣泛關注。無刷雙饋發(fā)電機因其無刷化結構、更低的變流器容量以及靈活的運行方式而得到研究者的廣泛關注,它從發(fā)電機本體上提高了風電系統(tǒng)的可靠性。而功率變換環(huán)節(jié)尤其是機側變流器由于開關頻率高、能量波動大,是風電系統(tǒng)中較為脆弱的環(huán)節(jié),極易發(fā)生故障。采用高可靠的無刷雙饋發(fā)電機,并在線診斷變流器故障以及采用合適的容錯控制策略,可以進一步提高海上風力發(fā)電系統(tǒng)對高可靠性的需求。因此,本文對無刷雙饋發(fā)電機系統(tǒng)中變流器的故障診斷和容錯控制策略開展研究,研究內容包括以下幾個方面:以無刷雙饋磁阻風力發(fā)電機為研究對象,分析了磁阻轉子的磁場調制作用,概述了其工作原理,推導了無刷雙饋磁阻發(fā)電機在靜止坐標系下的矢量方程。為研究無刷雙饋磁阻發(fā)電機的控制策略打下良好基礎,進一步推導了其在雙旋轉坐標系下的矢量方程。在MATLAB/Simulink下建立了無刷雙饋磁阻發(fā)電機的空載仿真模型,對其特性進行仿真研究,并驗證數學模型的正確性。功率開關器件開路是風力發(fā)電系統(tǒng)中的常見故障。本文對基于直接功率控制策略的開繞組無刷雙饋發(fā)電機系統(tǒng)中雙兩電平變流器功率開關器件的開路故障診斷方法進行研究。詳細分析了雙兩電平變流器單相開路故障類型,以單個變流器單相故障、兩個變流器均單相故障為例,將正常運行與故障后的控制繞組相電壓進行對比分析,實現故障診斷和故障類型辨別。為了使系統(tǒng)在功率開關器件開路故障后仍能持續(xù)穩(wěn)定運行并滿足性能要求,對開繞組無刷雙饋發(fā)電機容錯控制展開研究。詳細分析了功率開關器件開路故障對傳統(tǒng)雙兩電平變流器輸出電壓的影響。為了提高系統(tǒng)容錯能力,重構了變流器拓撲結構。在直接功率控制原理基礎上結合開路故障信息,重構了電壓矢量開關表。在發(fā)生故障后將重構的變流器拓撲結構與相應的電壓矢量開關表相結合,使系統(tǒng)可容錯運行。在MATLAB/Simulink下對基于直接功率控制的開繞組無刷雙饋發(fā)電機容錯控制策略進行了仿真分析,驗證了所提方法的有效性。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

【參考文獻】

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本文編號：2759180