【摘要】：永磁發(fā)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大、效率高、結(jié)構(gòu)靈活多樣等優(yōu)點(diǎn),在風(fēng)電、燃?xì)廨啺l(fā)電、航空航天、車載一體化以及飛輪儲(chǔ)能等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些應(yīng)用環(huán)境系統(tǒng)容量的不斷提升,永磁發(fā)電機(jī)的功率等級(jí)正逐漸增大。與此同時(shí),其所使用的全功率變流器容量也會(huì)隨之增加。受現(xiàn)有開關(guān)器件的限制,應(yīng)用于中壓大功率場(chǎng)合下的變流器設(shè)備不僅成本昂貴,其運(yùn)行性能及可靠性也面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為突破現(xiàn)有電機(jī)結(jié)構(gòu)的局限性,提高永磁發(fā)電系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、弱磁能力、容錯(cuò)運(yùn)行以及降低開關(guān)器件應(yīng)力等在內(nèi)的運(yùn)行性能,開繞組永磁電機(jī)作為一種新型永磁電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),得到了廣泛的關(guān)注和研究。本文以開繞組結(jié)構(gòu)永磁同步發(fā)電(Open Winding Permanent Magnetic Synchronous Generator,OW-PMSG)系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)其在共直流母線與隔離直流母線結(jié)構(gòu)、雙邊全控與單邊可控拓?fù)湎碌目刂品椒�、調(diào)制策略、容錯(cuò)能力以及適用范圍等進(jìn)行了深入研究,獲得的研究成果總結(jié)如下:1、針對(duì)共直流母線OW-PMSG雙邊全控系統(tǒng)中存在零序電流的現(xiàn)象,研究其零序電流產(chǎn)生機(jī)理,在此基礎(chǔ)上提出了零序電流抑制方法與相應(yīng)的電壓空間矢量調(diào)制策略。通過重新建立電機(jī)與變流器在三維坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,研究零序電流的與電機(jī)三次諧波反電動(dòng)勢(shì)以及變流器產(chǎn)生的零序電壓之間的關(guān)系,通過將傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)在二維平面下的控制方式拓展到三維空間,提出一種基于比例諧振(Proportional Resonance,PR)控制器的零序電流抑制方法和基于零矢量重分配的電壓空間矢量調(diào)制算法,并分析了零序電壓線性調(diào)制范圍。最后通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所提出方法的可靠性與適用性。2、為實(shí)現(xiàn)OW-PMSG雙邊全控系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的可持續(xù)運(yùn)行,重點(diǎn)研究其在隔離直流母線結(jié)構(gòu)容錯(cuò)運(yùn)行工況下的控制方法與調(diào)制策略。在變流器橋臂故障時(shí),實(shí)施三相六開關(guān)(Three-phase Six-switch,TPSS)結(jié)構(gòu)到三相四開關(guān)(Three-phase Four-switch,TPFS)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)方案,研究在不同故障狀態(tài)下的電壓空間矢量調(diào)制范圍,進(jìn)而提出對(duì)應(yīng)的控制策略與調(diào)制方法。針對(duì)TPFS結(jié)構(gòu),利用向量結(jié)構(gòu)圖分析其在電容中性點(diǎn)電壓波動(dòng)時(shí)的線性調(diào)制機(jī)理,為TPFS結(jié)構(gòu)的使用和推廣奠定理論基礎(chǔ)。最后將所研究容錯(cuò)運(yùn)行算法推廣到多電平系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了多電平變流器容錯(cuò)運(yùn)行時(shí)的最大電壓輸出。3、為降低OW-PMSG系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度,使用一組三相不控整流橋與一組全控變流器集成,從而構(gòu)建OW-PMSG單邊可控系統(tǒng)。本文建立了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,研究了電機(jī)三相電流極性與可調(diào)電壓空間矢量范圍之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過分析不同母線電壓配比下的電壓空間矢量調(diào)制范圍,探索不同功率因數(shù)角下,變流器系統(tǒng)所能輸出的最大、最小線性調(diào)制度,進(jìn)而得出單位功率因數(shù)控制為最適應(yīng)該結(jié)構(gòu)控制方式的結(jié)論,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了調(diào)制范圍與電壓配比以及功率因數(shù)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4、為進(jìn)一步簡(jiǎn)化OW-PMSG單邊可控系統(tǒng),采用變流器共直流母線結(jié)構(gòu),本文建立了該單邊可控共母線結(jié)構(gòu)下的OW-PMSG數(shù)學(xué)模型,通過分析其電壓空間矢量調(diào)制范圍,研究其最優(yōu)控制算法。針對(duì)OW-PMSG單邊可控系統(tǒng)在共直流母線結(jié)構(gòu)下的過零點(diǎn)保持現(xiàn)象,分析了在功率因數(shù)角不為零時(shí),過零點(diǎn)波動(dòng)產(chǎn)生的本質(zhì)原因。針對(duì)該現(xiàn)象引起的系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問題,提出一種基于三次諧波電流注入的電流快速過零點(diǎn)方法,實(shí)現(xiàn)電壓電流信號(hào)的過零點(diǎn)同步,從而減小OW-PMSG轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM313

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周荔丹;陸凱捷;姚鋼;韓英鐸;禹華軍;梅柏杉;;多相永磁同步電機(jī)控制及風(fēng)電應(yīng)用綜述[J];電氣傳動(dòng)自動(dòng)化;2016年01期

2 劉戰(zhàn);譚國(guó)俊;李浩;葉宗彬;;基于空間電壓矢量的有源中點(diǎn)箝位型五電平逆變器母線中點(diǎn)電壓平衡問題的研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年24期

3 王躍;楊昆;陳國(guó)柱;;級(jí)聯(lián)DSTATCOM補(bǔ)償不平衡負(fù)載分相控制策略[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2015年05期

4 李寧;王躍;厲肅;姚為正;張建;劉剛;王兆安;;直流電容電壓自平衡的新型五電平NPC變流器空間矢量調(diào)制策略[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年06期

5 章瑋;陳伯建;張平;;雙三相永磁同步電機(jī)諧波電流抑制技術(shù)[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2015年01期

6 錢照明;張軍明;盛況;;電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年29期

7 王付勝;邵章平;張興;劉萍;任康樂;;多機(jī)T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器的環(huán)流抑制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年01期

8 譚國(guó)俊;劉戰(zhàn);葉宗彬;李浩;李探;;基于線電壓坐標(biāo)系的ANPC-5L逆變器SVPWM算法的研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年30期

9 洪峰;劉苗;嵇保健;王成華;;一種飛跨電容型多電平逆變器電容建壓方法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年06期

10 李軍軍;吳政球;譚勛瓊;陳波;;風(fēng)力發(fā)電及其技術(shù)發(fā)展綜述[J];電力建設(shè);2011年08期

，

本文編號(hào)：2286813