變速恒頻系統(tǒng)并網(wǎng)一體化設計的研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的加快和近代科學技術的飛速發(fā)展，變速恒頻(VSCF)系統(tǒng)越來越多的在實際生活中使用。在目前的新能源發(fā)電領域，如風力發(fā)電、余熱發(fā)電等，大多采用背靠背雙PWM變流器對能量進行傳輸。隨著電力電子器件的大量使用，將會給整個發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)帶來大量的諧波。目前國內(nèi)外對于網(wǎng)側的諧波抑制大多采用L或者LCL無源濾波器實現(xiàn)。但是由于電機本體的工藝和死區(qū)效應，電機定子中同樣帶有大量的諧波，這些諧波輕則影響電機發(fā)電效率和發(fā)熱，重則導致電機

2、損壞。對于電機定子諧波的抑制成為變速恒頻系統(tǒng)應用中的一個難題。
　　首先，本文以永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)為例，對變速恒頻系統(tǒng)兩種重要的拓撲結構進行了介紹，針對諧波的問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MATLAB/simulink的仿真對所介紹的控制策略的有效性進行了驗證。
　　其次，從電機的本體和變流器控制的角度入手，本文對諧波產(chǎn)生的原因進行了深入的分

3、析。由于電機的工藝問題，在電機定子中會產(chǎn)生一些無規(guī)律性的齒槽轉矩，從而帶了無規(guī)律的諧波。同時變流器的死區(qū)效應又會帶來大量有規(guī)律性的諧波，而因為開關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)正常運行。這些諧波可以通過傅里葉分解成一系列的奇數(shù)次諧波，同時又由于電機定子為星型連接，抵消了三的倍數(shù)次諧波，得到了發(fā)電機定子的各次諧波含量。然后通過MATLAB/simulink的仿真對所提出的結論進行了驗證。針對這些諧波，網(wǎng)側可以采

4、用LCL濾波電路并網(wǎng)。對于機側變流器，本文先通過傳統(tǒng)的比例積分準諧振控制器控制，但是通過系統(tǒng)的伯德圖發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的比例積分準諧振控制器在永磁同步發(fā)電機的諧波抑制中的帶寬過小且穩(wěn)定性差。為了解決傳統(tǒng)的比例積分準諧振控制器的這些問題，本文提出了一種改進式的比例積分準諧振控制器，通過伯德圖可以看出系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定性大幅度提高，提升了比例積分準諧振控制器的實際應用價值。最后通過MATLAB/simulink的仿真對所提出的改進式的比例積分準諧振控制