隨著海上風(fēng)電的發(fā)展,風(fēng)機(jī)容量趨向大型化,低壓690V風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電流將大幅增加,給機(jī)組的制造、運(yùn)行與維護(hù)帶來一系列挑戰(zhàn)。永磁同步發(fā)電機(jī)(Permanent Magnetic Synchronous Generator,PMSG)具有無齒輪箱、易維護(hù)、變速范圍廣的特性,在海上風(fēng)電中極具應(yīng)用價(jià)值。為減小機(jī)組出口電流,采用永磁直驅(qū)中壓風(fēng)力發(fā)電機(jī),研究與該發(fā)電機(jī)配套的中壓風(fēng)電變流器具有現(xiàn)實(shí)意義。本文通過對(duì)比各種中壓拓?fù)?將研究重點(diǎn)選取為級(jí)聯(lián)H橋型中壓變流器,對(duì)包含永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)與級(jí)聯(lián)H橋型變流器的風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行選型與設(shè)計(jì),對(duì)該變流器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行以及故障狀態(tài)下的控制策略與調(diào)制方法進(jìn)行研究,研究?jī)?nèi)容與主要工作包括以下幾點(diǎn):(1)在建立PMSG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)詳細(xì)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分別研究級(jí)聯(lián)H橋型中壓風(fēng)電變流器的機(jī)側(cè)變流器與網(wǎng)側(cè)變流器,分析了理想電網(wǎng)條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)側(cè)與網(wǎng)側(cè)變流器的常規(guī)矢量控制策略與調(diào)制方法,按照典型I型、典型II型系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)控制環(huán)路中PI調(diào)節(jié)器參數(shù),對(duì)文中的發(fā)電機(jī)與變流器進(jìn)行選型與設(shè)計(jì)。(2)為提高系統(tǒng)性能:針對(duì)該變流器單個(gè)功率模塊直流母線存在幅值很大的不定頻電壓波動(dòng)問題,本文推導(dǎo)了該波動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流低頻諧波的影響,綜合考慮諧波濾除效果及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能,提出基于變頻陷波的級(jí)聯(lián)H橋風(fēng)電變流器直流電壓波動(dòng)導(dǎo)致的并網(wǎng)電流低頻諧波抑制策略;針對(duì)傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)H橋變流器采用多繞組移相變壓器與電網(wǎng)相連增加系統(tǒng)體積與成本的問題,采用雙邊傅里葉變換研究網(wǎng)側(cè)子變流器不同載波相位對(duì)變流器輸出性能的影響,提出了應(yīng)用于網(wǎng)側(cè)變流器的一種載波移相調(diào)制方法。(3)研究故障狀態(tài)下級(jí)聯(lián)H橋式中壓風(fēng)電變流器的控制問題,為使發(fā)電機(jī)在變流器故障狀態(tài)下可以容錯(cuò)運(yùn)行并輸出最優(yōu)的功率,本文提出了中性點(diǎn)偏移與優(yōu)化的變槳控制分層協(xié)調(diào)的控制策略,與常規(guī)同級(jí)旁路方式相比,該控制策略可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在變流器故障狀態(tài)下始終輸出最大功率且不會(huì)對(duì)電機(jī)造成破壞。(4)搭建了基于RT-LAB的級(jí)聯(lián)H橋型變流器硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái),對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了精確設(shè)計(jì),其實(shí)時(shí)性與精確性均高于離線仿真,在該平臺(tái)上對(duì)前文研究的控制方案進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46;TM614
【部分圖文】：

圖 5- 1 RT-LAB 硬件在環(huán)結(jié)構(gòu)圖Fig. 5-1 Structure of RT-LAB with hardware in l仿真計(jì)算機(jī)與實(shí)時(shí)仿真軟件

用的 RT-LAB 實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)型號(hào)為加拿大 Opal如圖 5-2 所示，體積較小，可以方便的放置于桌面大的計(jì)算單元、高效的前置處理器以及信號(hào)調(diào)理模者位于上層。機(jī)箱的前面板為觀測(cè)信號(hào)的通道，

圖 5- 3 OP5600 實(shí)時(shí)仿真機(jī)硬件架構(gòu)Fig. 5-3 Hardware architecture of OP5600 real time simulato硬件架構(gòu)如圖 5-3 所示，其運(yùn)算單元為 2 塊主頻為)，每個(gè) CPU 包含 6 個(gè)核，因此共有 12 個(gè)核，可

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2827298