风力发电变流系统多重斩波器的研究

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随着我国能源的日益匮乏,风能作为一种清洁可再生能源,发展迅速,已经成为我国能源重要的发展方向之一。本文以863计划项目“MW级风力发电机组电控系统研制”为研究背景,介绍了1.2MW永磁同步电机变速恒频风力发电系统,重点研究了变流系统中的大功率三重升压斩波器。 本文首先对风力发电进行了概述,介绍了我国和世界风电发展状况以及技术发展趋势。当今风力发电技术正朝大功率、无驱化方向发展,本课题1.2MW风力发电系统就是采用了永磁同步电机加交直交变流系统的结构模式,中间省去了齿轮增速机构,减少了维护问题,具有很大发展前景。 在变流系统中,三重升压斩波器作为重要的直流环节,不仅起到了电能传输的作用,同时也是抬升电压保证逆变器正常工作的重要组成部分。文章中重点分析了三重升压斩波器的结构、原理和工作方法,并进行了理论推导和公式说明。结论说明,斩波器的多重化不仅可以减小输入电流中的谐波含量,降低电机转矩脉动,而且也使得输入电流分流,降低了开关器件的电流应力。 本课题采用平均电流法对三重升压斩波器进行控制。在分析斩波器的动态特性时,采用了状态空间平均法对其进行了小信号模型分析,经过模型建立和计算传函,最后确定了PI参数调节范围,顺利完成了斩波器的开环和闭环控制实验。 文中采用DSP高速集成控制芯片作为三重斩波器的控制核心,并根据控制流程图对其控制进行了软硬件设计,实现了控制板上的信号采集、运算、故障检测、电路驱动等功能。 本文最后对实验波形进行了详细分析,讨论了实验参数对波形结果的影响,验证了前面的理论分析。实验最终结论说明三重升压斩波器具有减少谐波、分流、降低器件应力等优势,在大功率风力发电变流系统中具有应用前景。
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