本文以單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對象,在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上,總結(jié)了實際運行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設(shè)的前提下對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動態(tài)數(shù)學模型進行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負荷指令的需求,抑制各種干擾,保證機組的穩(wěn)定運行的中心任務(wù)出發(fā),首次提出采用智能PID控制器作為汽機的主控制器,解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標跟蹤特性和抗干擾特性的問題,并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性,利用模糊預(yù)估策略對過程的輸出進行預(yù)測。補償了鍋爐側(cè)純延遲帶來的不利影響;而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型,具有對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感,對于非線性、時變時滯等特性,呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點,當出現(xiàn)較大的誤差時,可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預(yù)估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào),取得較好的控制效果。 由于單元機組中的鍋爐與汽機為強耦合系統(tǒng),為了實現(xiàn)一對一的單一控制,決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量解禍控制,通過仿真證明,達到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為,采用模糊控制策略對鍋爐和汽機的指令進行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時調(diào)整有關(guān)的指令,使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自適應(yīng)控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實用價值,和傳統(tǒng)的PID控制比較,這種智能控制算法有效的提高了負荷的響應(yīng)速率,保證了系統(tǒng)的品質(zhì),取得了很好的控制效果。
標簽: 火電廠 單元機組 協(xié)調(diào)控制
上傳時間: 2013-04-24
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型,其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極,與傳統(tǒng)同步電機相比,體積和重量大為減小,而且結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠,維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中,轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器,但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本,降低了系統(tǒng)可靠性,還存在安裝問題,效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上,將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng),本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法,對電機方程線性化處理,將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng),并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型,形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算,并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真,與電機實際運行狀態(tài)進行比較,證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足,本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量,建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程,并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列,因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明,與擴展卡爾曼濾波算法相比,新的算法更加簡單,減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù),易于數(shù)字化實現(xiàn),不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢,而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知,由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中,因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ),以永磁同步電機為對象,以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心,設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上,充分利用數(shù)字信號處理器(DSP)豐富的資源和強大的運算能力,通過檢測電機相電流,實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器,為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐,應(yīng)用于實際工程中,對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞:永磁同步電機;無速度傳感器;卡爾曼濾波
上傳時間: 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管(SCR)的電壓與電流越來越高(已達到10KV/10KA以上),應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上,晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望,本文采用自供電驅(qū)動技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合,研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動控制板,然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實現(xiàn)模型,其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中,光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實施,高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大,技術(shù)復(fù)雜,要求高,本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機容量,通常是數(shù)個SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大,裝置對高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個SCR該導(dǎo)通時沒有導(dǎo)通,那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓,造成該器件的擊穿損壞,甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題,保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作,提高系統(tǒng)可靠性,有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動電路增設(shè)自供電驅(qū)動系統(tǒng)——SPDS (Self—Powered Drive System)的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點是由于緩沖電路與晶閘管同電位,自供電驅(qū)動系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏,節(jié)省了高壓隔離變壓器,節(jié)省了成本和體積,提高了系統(tǒng)可靠性。國外對相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究,并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi),目前還沒有查到相關(guān)文獻。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng),填補了國內(nèi)空白,為自供電驅(qū)動系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點,進而提出了SPDS的工作原理和具體實現(xiàn)方式,闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件,結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)取能電路的原理,對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型,詳細討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時,通過設(shè)定仿真電路的參數(shù),分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖,證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)可以達到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計目標,具有可行性。 為考察SPDS的實際工作性能,本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實驗平臺,為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后,對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。 關(guān)鍵詞:高壓變頻器;晶閘管驅(qū)動;自供電系統(tǒng);高壓換流;光控晶閘管
上傳時間: 2013-05-26
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光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分,它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量,同時也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列,提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設(shè)計的研究重點,也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負載現(xiàn)場測試方法,設(shè)計并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機。本文主要工作及創(chuàng)新在于: 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設(shè)計中,為電壓和電流的采樣各設(shè)置了四路不同量程的采樣通道。采樣時系統(tǒng)自動選擇最合適的量程,提高電壓和電流大范圍測量時的精度; 2.通過對系統(tǒng)進行一次預(yù)采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預(yù)采樣的方法只需要使可變電子負載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作; 3.對測試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進行從小到大的升序重組,其對應(yīng)的電流值采用lagrange中值法對進行數(shù)字濾波處理,從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差; 4.對輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進行了一體化的設(shè)計,使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成; 5.本測試儀樣機可以利用光伏陣列的數(shù)學模型以及測量的實時數(shù)據(jù)對光伏陣列的特性曲線進行預(yù)估和分析。 通過對光伏陣列進行實際測量,得到的實驗結(jié)果表明:該樣機測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右,測試速度快,并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示,使測得的陣列特性更為直觀,能滿足工程應(yīng)用的需要。
上傳時間: 2013-04-24
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風能作為一種清潔可再生能源,迅速發(fā)展,已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。風力發(fā)電系統(tǒng)按照容量可以分為小型風力發(fā)電系統(tǒng)和大型風力發(fā)電系統(tǒng),按照是否并網(wǎng)又分為離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng),文章著重研究小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析國內(nèi)外風力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,研究了風力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、風力機的主要機型以及發(fā)電系統(tǒng)的分類。通過研究風力機和永磁同步發(fā)電機各自的特性,基于它們的數(shù)學模型分別建立了各自的仿真模型?;谏鲜龇抡婺P?,分別建立了整個電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)和電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。 在風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中,并網(wǎng)逆變器是核心部分,可以分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。本文研究了三相電壓源型逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)所采用的控制方法,包括空間矢量調(diào)制法和鎖相環(huán)技術(shù)。針對電流源型并網(wǎng)逆變器風力發(fā)電系統(tǒng),研究了PWM電流源型整流器的空間矢量調(diào)制和PWM電流源型逆變器的三種脈寬調(diào)制策略。 文中電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,采用BOOST變換器穩(wěn)定逆變器輸入直流電壓,采用SPWM方法控制電壓源型逆變器實現(xiàn)風機的并網(wǎng);在電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型中,用空間矢量調(diào)制方法控制PWM電流源型整流器和用SPWM控制電流源型逆變器的方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的并網(wǎng)。本文對采用的控制方法進行了仿真驗證,比較了兩種并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)優(yōu)缺點,最后對兩種并網(wǎng)逆變器的區(qū)別進行了總結(jié)。
標簽: 并網(wǎng) 仿真研究 風力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-29
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷,當單臺電源供電時,一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓,造成不可估計的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性,使系統(tǒng)設(shè)計、安裝、組合更加方便,使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù),以及逆變電源的并聯(lián)控制策略,以改善逆變電源的輸出性能,提高逆變電源的可靠性,并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù),主電路前級采用BOOST升壓,后級采用半橋逆變電路,以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下: 1.首先介紹了當前的適合逆變電源的控制策略,分析了這些控制策略的優(yōu)缺點,介紹了當前的適用于逆變電源并聯(lián)運行的控制策略,并簡單介紹了它們的原理; 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù),依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學模型,對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析; 3.通過對當前逆變電源控制策略的分析、研究,對所選的逆變電源主電路進行數(shù)學建模,設(shè)計了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器,并通過Matlab仿真工具進行仿真,驗證了該控制策略的可行性; 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型,并通過仿真實驗對其進行了驗證分析,結(jié)果表明:該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制; 5.采用DSP為主控芯片,設(shè)計并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機,給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計方法和原則,并對上述的三閉環(huán)控制策略進行了實驗測試,實驗結(jié)果良好。
標簽: 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時間: 2013-04-24
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在能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴重的今天,太陽能作為一種新興的綠色能源,以其取之不竭、用之不盡、無污染等優(yōu)點,受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式,光伏發(fā)電技術(shù)得到了迅速地發(fā)展。 光伏充電控制系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分,光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,蓄電池將轉(zhuǎn)化出來的電能儲存起來,充電控制系統(tǒng)在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統(tǒng)作為研究對象,從系統(tǒng)的參數(shù)選擇、拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護等方面作了詳細的分析和研究。論文主要工作如下: 1)本文詳細介紹了最大功率點跟蹤技術(shù)在光伏充電系統(tǒng)中的應(yīng)用,分析和比較了常用的最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點,討論了一種改進的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比,該方法具有良好的啟動特性,最大功率點跟蹤精度、系統(tǒng)對外界條件變化的響應(yīng)速度和運行的穩(wěn)定性都有一定的提高。仿真結(jié)果表明這種算法能夠準確地找到最大功率點。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析,制定了本文所采用光伏充電方法,其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態(tài)。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優(yōu)點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100%電量的優(yōu)點。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能和特點,確定采用Buck拓撲作為智能光伏充電系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu),該電路結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠,可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統(tǒng)主電路、控制電路各元件參數(shù)的選擇和系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖。 4)根據(jù)前面的理論研究,本文設(shè)計制作了智能光伏充電控制系統(tǒng)的實驗樣機,并進行了實驗研究,獲得了良好的實驗結(jié)果。
標簽: 智能光伏 充電控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-20
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天,新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢,必將得到快速的發(fā)展。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器是系統(tǒng)中最末一級或唯一一級能量變換裝置,其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網(wǎng)型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標準光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)分為很多種,本文主要研究單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器。 文章首先概述了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當前國際金融危機對光伏產(chǎn)業(yè)的影響。其次,分析了當前國際市場上主要的光伏逆變器產(chǎn)品的特點,概括了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后,本文以單相全橋拓撲為模型分析了非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)在采用不同的PWM調(diào)制策略下的共模電流,指出了抑制共模電流需滿足的條件。對于全橋和半橋拓撲,分析了不同的濾波方式對共模電流抑制的影響??偨Y(jié)了能夠抑制共模電流的實用電路拓撲并提出了一種能夠抑制共模電流的新拓撲。對不同拓撲的損耗情況在文章中進行了比較。 對于非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問題,首先分析了直流分量產(chǎn)生的原因及其導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上,總結(jié)了抑制直流分量的方法,指出了半橋拓撲能夠抑制直流分量。對于并網(wǎng)電流的控制,工程上通常采用比例積分控制器,而比例積分控制器在理論上無法實現(xiàn)無靜差控制,因此,本文對能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進行了簡要分析。最后,在非隔離型1.5kW實驗平臺上對共模電流和直流分量的抑制方法進行了驗證。
標簽: 單相 光伏并網(wǎng) 非隔離型
上傳時間: 2013-07-30
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作為新一代直流輸電技術(shù),基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展,并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應(yīng)用。在我國,VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下: 1.建立了系統(tǒng)標么值模型,分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響,在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計方法。 2.設(shè)計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題,提出了相應(yīng)的解決方法,推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計原則。 3.推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程,在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略,設(shè)計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點,提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán),提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4.對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器,保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性,在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法,從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5.在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎(chǔ)上,從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓撲結(jié)構(gòu)三個方面出發(fā),將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng),并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨立運行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側(cè)電容電壓均衡問題,提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時間: 2013-06-03
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天,風力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的,而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率,因而可以將發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30%,則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機額定功率的30%,因此交流勵磁變換器的容量可大大減小,從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略,則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能,非常適用于風能這種隨機性強的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機風力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù),如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進行了深入研究,論文的主要工作如下: 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電的運行特點,將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機變速恒頻風力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略,在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制,建立了交流勵磁發(fā)電機柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型,對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標的最大功率點跟蹤控制策略,在不檢測風速情況下,能夠自動尋找并跟隨最大功率點,且不依賴風力機最佳功率特性曲線,提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力,具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明:幅相控制策略簡單實用,可以得到正弦波電流,且波形諧波小,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行,但響應(yīng)速度相對較慢;而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制,使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高,實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感,增強了電流控制系統(tǒng)的魯棒性,但算法相對復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下,如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計PWM整流器,會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能,本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進行了改進,研究了消除負序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略,實現(xiàn)了線電流正弦、負序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標。 為了提高VSCF風力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力,本文對電網(wǎng)故障時雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進行了研究,在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下,通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT;在電網(wǎng)故障時使電機和變換器安全穿越故障,保持不脫網(wǎng)運行,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標簽: 變速恒頻 雙饋 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間: 2013-07-09
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