變速恒頻系統(tǒng)并網(wǎng)一體化設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快和近代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，變速恒頻(VSCF)系統(tǒng)越來(lái)越多的在實(shí)際生活中使用。在目前的新能源發(fā)電領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電、余熱發(fā)電等，大多采用背靠背雙PWM變流器對(duì)能量進(jìn)行傳輸。隨著電力電子器件的大量使用，將會(huì)給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)帶來(lái)大量的諧波。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于網(wǎng)側(cè)的諧波抑制大多采用L或者LCL無(wú)源濾波器實(shí)現(xiàn)。但是由于電機(jī)本體的工藝和死區(qū)效應(yīng)，電機(jī)定子中同樣帶有大量的諧波，這些諧波輕則影響電機(jī)發(fā)電效率和發(fā)熱，重則導(dǎo)致電機(jī)

2、損壞。對(duì)于電機(jī)定子諧波的抑制成為變速恒頻系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)難題。
　　首先，本文以永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)變速恒頻系統(tǒng)兩種重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，針對(duì)諧波的問(wèn)題再介紹了幾種常用的諧波抑制策略。為了方便后面的分析，本文介紹了一種常用的背靠背PWM變流器控制策略。并通過(guò)MATLAB/simulink的仿真對(duì)所介紹的控制策略的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次，從電機(jī)的本體和變流器控制的角度入手，本文對(duì)諧波產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入的分

3、析。由于電機(jī)的工藝問(wèn)題，在電機(jī)定子中會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)規(guī)律性的齒槽轉(zhuǎn)矩，從而帶了無(wú)規(guī)律的諧波。同時(shí)變流器的死區(qū)效應(yīng)又會(huì)帶來(lái)大量有規(guī)律性的諧波，而因?yàn)殚_(kāi)關(guān)管管壓降的原因使得這些諧波加重，更大程度的影響變速恒頻系統(tǒng)正常運(yùn)行。這些諧波可以通過(guò)傅里葉分解成一系列的奇數(shù)次諧波，同時(shí)又由于電機(jī)定子為星型連接，抵消了三的倍數(shù)次諧波，得到了發(fā)電機(jī)定子的各次諧波含量。然后通過(guò)MATLAB/simulink的仿真對(duì)所提出的結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)這些諧波，網(wǎng)側(cè)可以采

4、用LCL濾波電路并網(wǎng)。對(duì)于機(jī)側(cè)變流器，本文先通過(guò)傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器控制，但是通過(guò)系統(tǒng)的伯德圖發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器在永磁同步發(fā)電機(jī)的諧波抑制中的帶寬過(guò)小且穩(wěn)定性差。為了解決傳統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制器的這些問(wèn)題，本文提出了一種改進(jìn)式的比例積分準(zhǔn)諧振控制器，通過(guò)伯德圖可以看出系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定性大幅度提高，提升了比例積分準(zhǔn)諧振控制器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。最后通過(guò)MATLAB/simulink的仿真對(duì)所提出的改進(jìn)式的比例積分準(zhǔn)諧振控制