双级矩阵变换器励磁变速恒频双馈风力发电的系统的研究

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1、塑墨Y217372圳㈣川删ffff『f『fff川珊--_-_--______-__-______---__·-·_-_·-_-————I___—________-·。o’’o_oo’。。。’。。’‘‘—1。。。o。。‘’。o。。‘。。。‘’—’‘。1’’‘’‘。。—。。’—__■●●●■■'●■●-论文题目：双级矩阵变换器励磁的变速恒频双馈风力发电系统研究学科专业：硕士生：指导教师：答辩日期：电力电子与电力传动袁钥钟彦儒教授阮锦生高工宋卫章讲师2012年3月31日摘要变速恒频(VSCF)发电在风电领域凸现出了显著的优势及广阔的应用前景。在变速恒频双馈(VSCF．DFIG)风电系统中，交流励

2、磁电源及其控制策略是实现双馈异步发电机(DFIG)输出有功和无功功率解耦、提高系统运行效率的关键。双级矩阵变换器(TSMC)不仅具有常规矩阵变换器(CMC)的所有优点，而且克服了CMC换流控制复杂、筘位电路庞大等不足，并且相比于传统交．直．交PWM变换器，更具有直流侧无储能电容、功率密度和效率高、体积和寿命长等优点，是一种更适合作为VSCF—DFIG励磁电源的新型四象限变换器。本文介绍了DFIG变速恒频运行原理，推导了DFIG数学模型，并对TSMC拓扑结构、调制策略进行了分析。在此研究基础上，将TSMC作为DFIG励磁电源，并对两者结合后系统的控制策略——定子磁场定向矢量控制展开研究，推导

3、了矢量控制表达式，给出了系统空载并网控制理论依据，设计了功率外环，电流内环的控制方案，实现了有功及无功功率的独立控制。在上述分析的基础上，建立了TSMC励磁的双馈风力发电系统仿真模型。搭建了以DSP+CPLD为控制核心的风力发电系统实验平台，研究了包括功率器件、驱动电路和采样及过零检测电路各部分工作原理或参数选取原则，设计了系统软件，进行了软硬件联调。并最终完成了TSMC励磁的双馈风力发电系统控制策略的仿真和实验验证。仿真和实验结果表明，TSMC励磁的双馈风力发电系统在亚同步、同步和超同步三种状态下均能实现安全并网发电，且输出电能质量高，系统具有良好的动、静态性能，良好的结果验证了控制方案

4、的可行性及有效性，TSMC作为VSCF．DFIG系统励磁电源的实验验证为TSMC在风力发电系统中的进一步应用奠定了基础。关键词：双馈风力发电；变速恒频；双级矩阵变换器；控制策略Abstr{IctTITLE：RESEARCHONDFIGWINDPOWERGENERATIONSYSTEMEXCITEDBYTWOS1IAGEMATRIXCONVERTERDisCip¨ne：PowerEIeCtrOniCSandEIeCtr-CaIAuthor：YueYuan’rutOr：Prof．Yan—rUZhongSeniorengineerJin-shengRuanLecturerV怕i—zhangSOn

5、gDefenCeDay：AbstractDriVeSjgnatu陀：Signature：signature：之：：：墨!竺2丝兰乡SignatUre：V打iableSpeedCoIlstantFrequency(VSCF)powergenerationshowsthesignificantad_VantagesandeXpansiVe印plicationprospectinthefieldofwindpowergeneration．IIltheVSCF—DFIGwindpowergenerationsyStem，ACexcitationpoweranditscorrblolstrategy

6、areakeytoachieVethedecouplingbet、Ⅳeentheoutputactive锄dreactivepowerindouble—fedinducti伽generator(DFIG)，锄drajsetheSystemefficiency．Two—stagematrixconVener(TSMC)notonlyhaSallnleadVan乜唱esofconVentionalma仃ixconvener(CMC)，butaIsoovercomeS廿1eflawssuchasthecomplexitycommutati伽control锄dthel鹕ecl锄pcircuitin

7、CMC．InadditioIl，comparedt0theconventionalAC·DC-ACP、MMconverterS，TSMChaSmoreadVantages，such雒highpowerdensi够andefficiency，smallsizcaIld10nglife，etc．锄ditisanewfour_quad瑚tconVenermoresuitabletobeaVSCF—DFIGexcitationp