電壓源型PWM變換器控制與應(yīng)用.pdf

1、電力的生產(chǎn)和消耗是電力系統(tǒng)中的兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié),電能的高效利用和安全生產(chǎn)對(duì)于電力事業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。當(dāng)今能源日益緊缺,電力聯(lián)網(wǎng)規(guī)模日趨宏大,穩(wěn)定高效一直是電力系統(tǒng)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　電動(dòng)機(jī)作為電力系統(tǒng)中的用電大戶,消耗了整個(gè)系統(tǒng)大部分電能。采用傳統(tǒng)變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了大量的再生電能,而這部分能量白白的消耗在了制動(dòng)單元上,這不符合國(guó)家提出的提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、倡導(dǎo)節(jié)能減排的思想。另一方面,隨著西電東送工程的建設(shè)和區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),阻尼

2、不足及低頻振蕩問題嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定,研究新型勵(lì)磁系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性具有實(shí)際意義。
　　電壓源型變換器因其良好的控制特性及靈活的結(jié)構(gòu),在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文研究電壓源型PWM變換器在電梯節(jié)能、抽油機(jī)節(jié)能以及全控器件勵(lì)磁系統(tǒng)中的控制與應(yīng)用,主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　首先研究了基于電壓源型數(shù)字式能量回饋裝置的基本原理,詳細(xì)闡述了電壓源型數(shù)字式能量回饋裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程,包括主回路設(shè)計(jì),器件參數(shù)選型,控制

3、電路及外圍電路設(shè)計(jì),控制程序設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)表明,裝置能夠良好的適應(yīng)網(wǎng)側(cè)電壓的較大范圍變化,并保持接近單位功率因數(shù)運(yùn)行;直流側(cè)回饋點(diǎn)電壓上下限能夠靈活調(diào)節(jié);通過現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,表明裝置運(yùn)行可靠,不會(huì)對(duì)原有系統(tǒng)造成不利影響,通過長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)記錄,顯示電梯在使用數(shù)字式能量回饋單元后,具有明顯的節(jié)電效果。
　　緊接著,本文在分析了游梁式抽油機(jī)的運(yùn)行規(guī)律基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)開發(fā)了應(yīng)用于抽油機(jī)的雙PWM變頻器裝置,給出了主回路、控制及外設(shè)電路、控制程序的

4、具體設(shè)計(jì)過程。通過實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,表明裝置具有良好的運(yùn)行性能:接近單位功率因數(shù),無功功率接近零,同時(shí)線路壓降降低;靈活調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度,在不影響單位時(shí)間產(chǎn)油量的同時(shí),降低了有功消耗;通過相關(guān)專業(yè)監(jiān)測(cè),表明雙PWM變頻器在應(yīng)用于抽油機(jī)后,能夠極大的提高系統(tǒng)節(jié)電率。
　　隨后,本文將電壓源型PWM變換器應(yīng)用于勵(lì)磁系統(tǒng),分析了全控器件勵(lì)磁系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理,研究了機(jī)端注入無功電流對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)等效阻尼系數(shù)的影響,并提出了基于電壓源型PWM

5、變換器串聯(lián)DC/DC斬波器的全控勵(lì)磁系統(tǒng)的控制策略。通過仿真分析,表明全控器件勵(lì)磁能夠有效的提高系統(tǒng)阻尼,隨著補(bǔ)償容量的提高,效果更加明顯,并具有提高發(fā)電機(jī)的動(dòng)穩(wěn)極限,提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
　　最后,本文建立了基于三階同步發(fā)電機(jī)模型的全控器件勵(lì)磁系統(tǒng)等效模型,并依據(jù)此模型,提出了兩輸入、兩輸出的狀態(tài)變量反饋線性化控制策略,通過仿真分析,將這種非線性控制與傳統(tǒng)的線性控制(AVR+PSS)做了比較,結(jié)果表明,基于狀態(tài)變量反饋線性化