用于双馈风力发电机的双pwm变换器的设计与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文用于双馈风力发电机的双PWM变换器的设计与实现姓名：邓富金申请学位级别：硕士专业：高电压及其绝缘技术指导教师：金之俭;蔡旭20080128摘要用于双馈风力发电机的双PWM变换器的设计与实现摘要在能源短缺和环境污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。对此，世界各国普遍重视并竞相大力发展，技术上推陈出新。其中以变速恒频双馈风力发电系统最为广泛，尤以绕线式转子双馈异步发电系统为代表。基于这种系统，可以通过交流励磁变换器实现最大风能捕获的变速恒频风力发电。相比传统的循环变流器，作为兆瓦

2、级变速恒频风电机组电控系统的核心部件，双PWM变换器交流励磁电源的输入输出特性更好，电力谐波更低，调速调频范围更宽。转子侧变换器担负双馈感应发电机的矢量控制任务，基于功率给定实现最大风能捕获和定子输出无功的独立调节；网侧变换器通过直流环节完成转子及转子侧变换器与电网间的能量交换。本文首先分析了变速恒频双馈电机运行调速原理及其动态数学模型、基于功率给定的最大风能捕获原理以及常用的几种矢量控制，同时对功率调节方式、转矩调节方式、转速调节方式做了相应的比较，并且在此基础上构建了其有功和无功功率解耦控制的双闭环串级PI控制方案，紧接着提出了将

3、直接转矩控制技术应用到变速恒频风力发电系统中这一新颖思路，这样能够更加直接的控制交流励磁电机。然后，分析了第I页摘要网侧三相PWM变换器在同步d、q坐标系中的数学模型，同样建立基于稳定直流母线电压和单位功率因数运行的双闭环串级PI控制方案。同时，利用MATLAB/SIMULINK平台，对以上理论分析进行了仿真研究，研究结果证明了网侧PWM变换器以及转子侧PWM变换器的设计的可行性。最后介绍了dSPACE在风力变速恒频风力发电实验平台中的应用，包括软、硬件配置情况，详细的介绍了通过dSPACE控制器将网侧、转子侧双PWM变换器的设计思路

4、应用到实际的平台中，很好的验证了系统变换器设计的可行性，为实现变速恒频双馈风力发电交流励磁变换器控制研究打下了显示基础。关键词：变速恒频，双馈，矢量控制，交流励磁，直接转矩第II页AbstractDesignofbacktobackPWMconvertersfordouble-fedwindpowersystemABSTRACTAstoday’sshortageofenergyandpollutionofenvironmentisveryserious,itismeaningfultoexploitrenewableandcleanw

5、indenergy.Countriesallovertheworldhavebeencompetingtodevelopthetechnologyofthisfield.Amongallthesetechnologies,variablespeedfixedfrequencydouble-fedwindpowersystemisthemostwidelyused.Basedonthissystem,thebacktobackPWMconverterscouldenablemaximumenergycapturefromthewind.

6、Comparedwithtraditionalconverters,backtobackPWMconvertersasthecorepartofthevariablespeedfixedfrequencypowergenerationsystemhasbetterinput,output,lowharmonicwaveandwidespeedregulationrangecharacteristics.Therotorsideconverterisresponsibleforthevectorcontrolofdouble-fedma

7、chinetocapturethemaximumwindpowerbasedonthegivenspeedandinterdentallycoordinatethereactivepower.Gridsideconverterisresponsibleforpowerexchangebetweenrotorsideconverterandgridside.Thispaperfirstlyanalysesseveralaspectsincludingthespeedcontrol第III页Abstracttheoryofdouble-f

8、edmachineanditsmathmodel,maximumwindpowercapturebasedongivenactiveandreactiveandsomevectorcontrolschemes.Afewr