三相鎖相環(huán)設(shè)計及DFIG網(wǎng)側(cè)變流器控制研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及控制理論的發(fā)展，以PWM(Pulse Width Modulation)技術(shù)為基礎(chǔ)的功率變換裝置在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(DFIG)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。PWM整流器具有功率因數(shù)高、能量可雙向流動、直流電壓恒定等優(yōu)點。針對PWM整流器的并網(wǎng)要求，對三相電網(wǎng)電壓的鎖相技術(shù)的研究逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點。因此對PWM整流器及其并網(wǎng)鎖相技術(shù)進行深入研究具有很重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文從DFIG網(wǎng)側(cè)變流器所應(yīng)用

2、的三相電壓型PWM整流器(Voltage Source PWMRectifier，VSR)的主電路出發(fā)，闡述了PWM整流器的基本工作原理。通過對三相VSR的主電路的分析，分別建立了基于三相靜止坐標(biāo)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的三相VSR數(shù)學(xué)模型，對主電路的直流側(cè)電壓、交流側(cè)電感和直流側(cè)電容進行了設(shè)計。在綜合分析了PWM整流器的各種控制方法和控制策略的情況下，以兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的三相VSR的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，完成了控制系統(tǒng)設(shè)計。在MATLAB/SIMULI

3、NK仿真工具中，建立了三相VSR的電路模型及控制系統(tǒng)模型，進行了相應(yīng)的仿真。仿真結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性，實現(xiàn)了PWM整流器的單位功率因數(shù)運行、能量的雙向流動、直流電壓恒定在250V。
　　 同時本文針對PWM整流器的并網(wǎng)鎖相問題，對三相鎖相環(huán)進行了研究。首先詳細(xì)闡述了三相鎖相環(huán)的基本原理，并對三相電網(wǎng)電壓可能發(fā)生畸變，包括三相不平衡，存在諧波的情況進行了理論分析。對三相鎖相環(huán)進行了建模，以典型Ⅰ型系統(tǒng)對三相鎖相環(huán)做了系統(tǒng)

4、分析、設(shè)計。通過三相鎖相環(huán)在不同參數(shù)量值下和不同電網(wǎng)情況下的仿真分析了影響三相鎖相環(huán)性能的參數(shù)，并對三相鎖相環(huán)的系統(tǒng)性能做了分析、優(yōu)化設(shè)計。對三相鎖相環(huán)進行了基于FPGA的設(shè)計，并針對三相鎖相環(huán)含有多個乘法和三角函數(shù)運算的特點進行了優(yōu)化，提出了一個可完成整個圓周坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字式計算機(CORDIC)算法的可行方案。用Verilog HDL硬件描述語言對優(yōu)化后的三相鎖相環(huán)進行了編碼實現(xiàn)。通過仿真驗證了三相鎖相環(huán)基于FPGA設(shè)計方案