矩阵变换器在永磁同步发电机并网运行中的研究

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1、中图分类号：TM614密级：公开UDC：本校编号：硕士学位论文论文题目：矩阵变换器在永磁同步发电机并网运行中的研究研究生姓名：姜伟基学号：0211413学校指导教师姓名：李彦哲职称：教授申请学位等级：工学硕士学位专业：电力电子与电力传动论文提交日期：2014.6.12论文答辩日期：2014.6.9万方数据硕士学位论文矩阵变换器在永磁同步发电机并网运行中的研究ResearchonGrid-connectedMatrixConverterforDirect-drivePermanent-magnentWindPowerSystem作者姓名：姜伟基学科、专业：电力电子

2、与电力传动学号：0211413指导教师：李彦哲教授完成日期：2014年4月22兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他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。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论

3、文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据兰州交通大学硕士学位论文摘要永磁直驱风力发电机组具有极高的可靠性、较低的故障率，又没有励磁系统和齿轮传动结构，维护省时简单，寿命较长，是目前国际上效率最高的机型。同时它的结构非常简单，而且有很好的生产工艺性。作为一种新型的交-交变换器，矩阵式变换器有以下优点：四象限运

4、行，且能量能够双向流通；正弦输入输出电流；对任意负载功率因数为1；不需要直流储能环节等。可以说，矩阵式变换器技术的提出有效的解决和弥补了交-直-交型变频器和传统交-交变流器的不足。鉴于矩阵式变换器特殊的结构和良好的性能，本文将其与直驱式永磁风力发电系统相结合，研究系统相关的调制策略和控制方法，并验证这种组合的可行性和优越性。本文主要内容如下：(1)介绍论文的选题背景和研究意义，对比说明直驱式永磁风力发电系统和矩阵式变换器应用在风力发电中的优势，阐述相关研究的国内外现状。(2)分析矩阵变换器的拓扑结构和基本原理，对矩阵式变换器中的双向开关所采用的开关器件进行对比分

5、析，分析双向开关换流控制的基本原理，对比研究矩阵式变换器的两步换流和四步换流策略。(3)对比研究矩阵式变换器的调制策略，选择间接空间矢量调制法作为文中矩阵变换器的调制方法。建立矩阵式变换器的数学模型，在间接空间矢量调制策略下，推导矩阵式变换器的开关组合函数，并在Matlab仿真软件中建立矩阵变换器的仿真模型，分析矩阵式变换器的输入输出特性。仿真结果验证了矩阵式变换器具有优良的性能。(4)建立永磁同步发电机在三相静止坐标系下的数学模型，通过Park变换得到其在两相旋转坐标系下的数学模型，并分析永磁同步发电机在两相旋转坐标系下相关量的关系。采用永磁体磁链定向的矢量控

6、制策略，在Matlab中搭建矩阵变换器-直驱式永磁风力发电系统的仿真模型，仿真波形验证了在发电状态下，系统能够实现有功、无功解耦控制，并且具有较好的稳定性。仿真结果表明，矩阵式变换器直驱式永磁同步风力发电系统是一种较好的风力发电方式，并且具有良好的性能。关键词：矩阵式变换器；直驱式永磁同步风力发电机；调制策略；仿真分析论文类型：应用基础研究-I-万方数据矩阵变换器直驱式永磁风力发电系统并网运行中的研究AbstractSincedirect-drivenpermanentmagnetwindturbinehashighreliability,lowfailurer

7、ate,noexcitationsystemandgeartransmissionstructure,easymaintenance,longerlifeexpectancyandsoon,allthoseadvantagesmakedirect-drivepermanentmagnetwindturbinethemostefficientmodelsincurrently.Inaddition,itshassimplestructureandgoodmanufacturingprocess.AsanewAltematingCurrenttoAltemating

8、Currentconve