多通道三电平风力发电系统控制策略研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TM341密级：公开UDC：621.3学号：152169多通道三电平风力发电系统控制策略研究研究生姓名：王一波导师姓名：王政申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电气工程论文答辩日期2018年05月30日二级学科名称学位授予日期2018年月日答辩委员会主席韦徵评阅人韦徵张建忠2018年6月硕士学位论文多通道三电平风力发电系统控制策略研究专业名称：电气工程研究生姓名：王一波导师姓名：王政RESEARCHOFCONTROLSTRATEGYOFMULTI-CHANNELTHREE-LEVELWINDPOWER

2、SYSTEMAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGYiboSupervisedbyProfessorWANGzhengSchoolofElectricalEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成

3、果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全

4、部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要本文以多通道三电平风力发电系统为基础，构建了并联背靠背三电平中点钳位型电压源变换器的双三相同步发电机系统结构，分析了双三相永磁同步电机的交流磁动势，其消除了基波电流产生的5、7次谐波磁动势。建立基于矢量空间解耦变换的双三相永磁同步电机数学模型和等效电路，实现了电机分量的解耦，电机分量被映射到α-β、x-y、o1-o2三个相互正交的子平面上。分析了三电平变换器拓扑结构的工作原理，建立了并联变换器环流的等效电路。针对多通

5、道三电平系统，提出了基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(DVSDSVM)，其将电压矢量精简，分别选取电压矢量合成α-β子平面和x-y子平面参考电压，两个子平面合成的电压矢量互相解耦。比较了层叠载波脉宽调制策略(CDBPWM)、基于六相矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(TVSDSVM)和基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(DVSDSVM)。发现DVSD-SVM母线电压利用率较高，设计比较简单，能控制由负载不平衡引起的x-y子平面电流和零序平面电流，且适用于其他多相三电平系统。本文设计了多通道三电平风力发电系统的基本控制策略，电机

6、侧设计基于最优转矩控制的最大功率点跟踪风机矢量控制策略，电网侧设计基于无功功率控制和直流侧电容电压控制的变换器控制策略。风机矢量控制策略的d-q子平面采用基于前馈补偿的电压控制方法消除耦合项。x-y子平面采用闭环PR控制器，能动态地补偿电机不对称和反电动势引起的x-y子平面电压，可以控制由电机不对称和反电动势谐波引起的谐波电流。电网侧变换器控制策略的dq轴电流采用前馈解耦的PI控制器，直流侧电压由PI控制器可以实现无静差控制，实现了功率的解耦控制，注入零序电压的方法可以抑制并联变换器的环流。本文提出了多通道风力发电系统的容错控制、双三相永磁同步

7、电机开路容错控制和三电平变换器容错控制策略。故障时采用切除故障通道的方式实现容错控制。在开路故障时，利用总磁势不变的开路容错控制，改变其他各相电流使合成旋转磁动势与故障前一致，可以实现故障后转矩不变，同时实现不同的优化目标，基于矢量空间解耦的容错控制建立开路故障时电机的矢量空间解耦模型，控制重新构建的z平面的电流可以实现不同的优化目标。三电平变换器的容错控制利用三电平变换器具有冗余矢量的优势，在器件发生开路故障或短路故障后实现变换器的容错控制。仿真和实验验证了本文的控制策略。关键词：多通道，三电平变换器，矢量空间解耦，双三相永磁同步电机，容错控

8、制，风力发电，环流，中点电压平衡IAbstractAbstractThisthesisisbasedonamulti-channelthree-lev