风电机组并网逆变控制器的研制

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1、山东理工大学硕士学位论文风电机组并网逆变控制器的研制姓名：孙翠芬申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：徐丙垠;赵艳雷20090420IIJ东理T人学硕lj学f≯论艾摘要摘要风力发电因其环保性、经济性、灵活性等诸多优点，正受到日益广泛的关注，并在世界范围得以迅猛发展。并网逆变控制器是风电机组与公共电网的能量接口，其性能优劣直接影响机组输出特性及电网电能质量。本文针对低压并网逆变控制器，从其模型分析、检测控制以及软硬件实现等方面展开研究与设计，主要包括以下几方面的工作：首先，根据机组电压及功率等级，确定了并网逆变控制器功率电路的拓扑结构，并分析推导了其在三相坐

2、标系下的静态数学模型、d—q旋转坐标系下的等效受控源模型及其动态小信号模型，为主电路参数选取和控制环节的补偿校正提供理论基础。其次，将瞬时无功功率理论引入检测与控制环节，避免了传统同步坐标系下实现有功、无功解耦的复杂计算；将其与PID控制策略结合，实现并网逆变控制器的电压、电流双环控制，并辅以仿真软件对控制环节的补偿校正参数进行计算优化，以保证在发电、馈电平衡的前提下，减小或避免风电机组对电网的负面影响。基于前文理论基础，计算确定了功率电路中耦合电感、直流母线电容等关键参量；根据系统的双环控制结构，以TMS320LF2407型DSP为核心，设计了系统控制环节中信号采样、

3、锁相跟踪、PI调节、SPWM形成等各功能模块。在锁相跟踪实现中，针对常规方法在实际应用中由于模拟电路振荡引起过零点多检和过零点漏检问题，提出了一种软件改进方法，可有效提高跟踪锁相的精度。最后，采用仿真软件MATLAB／SIMULINK对并网逆变器功率电路及控制环节进行了仿真与分析；在实验室设计搭建了一台lOkVA／380v的并网逆变控制器样机，并以此进行了动态、稳态的测试实验。仿真和实验结果均满足了预定的技术指标，证明了设计方案的可行性。本文研制完成的风电机组并网逆变控制器对于改变我国在风力发电并网控制技术上的落后局面具有一定的推动作用。关键词：风力发电；并网逆变器；瞬

4、时无功理论；双环PID控制山东理丁人’Z硕lj学位论文AbsiractAbstractWindpowerisattractingmoreattentionduetoitsperformanceofenvironmentalprotection，economy,flexibilityandSOon，andisrapidlydevelopingintheworld．Grid。connectedinverterisaenergyinterfacebetweenwindpowergenerationsystemandthegrid，anditsperformancehasadi

5、rectimpactontheoutputofwindpowergenerationsystemandpowerqualityofthegrid．Inthispaper,themodel，detectionandcontroloflow—voltagegdd—connectedinverter,anditsrealizationofhardwareandsoftwareetc．wereinvestigated，theworkmainlyincludesthefollowingaspects：Firstofall，powercircuittopologyofgrid—co

6、nnectedinverterwasdeterminedbasedonvoltageandpowergradeofwindpowergenerationsystem．Itsstaticmathematicmodelinthethree—phasecoordinate，equivalentcontrolledresourcemodelind-qrotatingcoordinateanddynamicsmall—signalmodelwereanalysedandderived，whichprovidedtheoreticalbasisforparameterselecti

7、onofthemaincircuitandcompensationandcorrectionofcontrolsection．，一Next，theinstantaneousreactivepowertheorywasappliedinthedetectionandcontrolsection，whichavoidedthecomplexcalculationofdecouplingfortheactivepowerandthereactivepowerintraditionalsynchronousrotatingcoordinate．T