基于场路耦合法的不同风电变流系统中PMSG性能分析

【摘要】：永磁同步发电机(Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG)因具有高效率、高性能和高可靠性等优点,被广泛应用于直驱风力发电系统中。永磁同步发电机所带变流器类型的选择对发电机的功率、效率以及风电机组的产能有很大影响。本文基于场路耦合仿真的方法,针对永磁直驱风力发电机带不同变流系统进行仿真,定量地分析了发电机的磁链、电流、损耗等方面的性能。为永磁直驱风力发电系统(Direct-drive Wind Power Generation System, DWPGS))的变流器的选取和设计提供定量的参考,同时在没有原始实验模型的情况下,提供了一种具有成本效益的方法来评估DWPGS性能。具体内容如下：首先分析了DWPGS的拓扑结构和控制原理,建立了风力机与PMSG在电磁场中以及d-q坐标系下的数学模型,介绍了PMSG的铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗的计算模型。同时针对两种DWPGS中的变流器,详细地分析了它们的控制原理,并且给出了SVPWM实现的过程。其次,在数学建模的基础上,在Ansys Maxwell、Simplorer和Matlab/Simulink三个软件中建立DWPGS场路耦合系统,详细介绍了在各个软件中需要的设置,给出了PMSG的有限元模型的建立和网格剖分过程,并且对整个耦合仿真系统的步长进行了合适选取。最后,在搭建了耦合协同仿真模型后,对本文所提到的两种DWPGS进行了仿真,对两种系统下的PMSG的电流谐波、转矩波动、损耗进行了定量的对比评估,同时也对两个系统下的PMSG和变流器的效率进行了对比,通过场路耦合仿真分析可以发现在接背靠背变流器时,PMSG具有更低的电流谐波、转矩波动、损耗以及更高的效率。 【关键词】：场路耦合 永磁同步发电机 不控整流器 Boost变换器 背靠背电压型变流器
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM46
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 风力发电的概述16-18
• 1.1.1 风力发电技术的现状及趋势16
• 1.1.2 风力发电机系统的分类16-18
• 1.2 永磁直驱风力发电机性能研究现状18-20
• 1.3 永磁风力发电机性能研究方法20-21
• 1.4 场路耦合软件简介21
• 1.5 本文的主要内容21-23
• 第二章 永磁直驱风电系统的数学模型及控制方法23-46
• 2.1 永磁直驱风力发电系统的数学模型23-30
• 2.1.1 风力机数学模型23-24
• 2.1.2 PMSG的数学模型24-29
• 2.1.3 PMSG的损耗的计算29-30
• 2.2 最大功率跟踪的实现30-32
• 2.3 PMSG带不控整流器+boost变换器+逆变器变流系统时的控制32-40
• 2.3.1 Boost变换器的控制策略32-34
• 2.3.2 并网逆变器的控制策略34-40
• 2.4 PMSG带背靠背变流系统时的控制40-41
• 2.5 空间矢量PWM控制技术的实现41-45
• 2.6 本章小结45-46
• 第三章 基于场路耦合永磁直驱风电系统的建模46-56
• 3.1 永磁直驱风电场路耦合系统46-47
• 3.2 PMSG有限元模型的建立47-49
• 3.3 PMSG的网格剖分49-50
• 3.4 有限元场路耦合仿真模型的建立50-55
• 3.4.1 场路耦合实现时软件的设置50-52
• 3.4.2 PMSG带不同变流器场路耦合仿真平台52-55
• 3.4.3 耦合仿真系统的步长设置55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 基于场路耦合法的不同风电变流系统仿真与分析56-78
• 4.1 PMSG空载运行仿真56-57
• 4.2 PMSG在不控整流器+boost变换器+逆变器变流系统下的仿真57-66
• 4.2.1 PMSG在额定风速下带变流系统1的仿真结果57-62
• 4.2.2 PMSG在不同风速下带变流系统1的仿真结果62-66
• 4.3 PMSG在背靠背变流系统下的仿真结果66-74
• 4.3.1 PMSG在额定风速下带变流系统2的仿真结果66-70
• 4.3.2 PMSG在不同风速下带变流系统2的仿真结果70-74
• 4.4 两种不同变流系统下PMSG性能的综合分析74-77
• 4.4.1 额定风速时的PMSG性能分析74-75
• 4.4.2 风速变化时PMSG性能的分析75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第五章 全文总结与展望78-80
• 5.1 全文工作总结78-79
• 5.2 未来工作展望79-80
• 参考文献80-85
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况85

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

Validation of DFIG and PMSG Wind Turbines' LVRT Capabilities Through Real Field Tests    

A Fuzzy Logical MPPT Control Strategy for PMSG Wind Generation Systems    Xing-Peng Li;Wen-Lu Fu;Qing-Jun Shi;Jian-Bing Xu;Quan-Yuan Jiang;

直驱风电系统PMSG有无速度传感器控制的比较    胡书举;许洪华;

使用无速度传感器的PMSG单位功率因数控制    胡书举;许洪华;

Research on DCC Strategy for Grid-Connected Inverter of D-PMSG under Unbalanced Network Voltage Conditions    

一种PMSG的近似UPF控制方法研究    胡书举;赵栋利;王剑飞;许洪华;

A power conversion system for PMSG-based WECS operating with fully-controlled current-source converters    Jian-yu BAO;Wei-bing BAO;Yu-ling LI;

永磁直驱风电系统PMSG的内模控制策略研究    胡书举;赵栋利;郭金东;李建林;许洪华;

PMSG无功控制和低电压穿越能力的研究    刘胜文;包广清;范少伟;

PMSG风力发电系统的最优跟踪增益调度控制    王伟;纪志成;

PMSG对幼龄鼠卵巢和子宫发育的影响    原璐;王博;罗芳;朴善花;谭建华;安铁洙;

不同剂量的PMSG对獭兔超数排卵效果的影响    李寸欣;刘立文;田淑飞;吴占福;

PMSG的生物学活性及其在养羊生产中的应用    刘永祥;张春礼;赵鑫;胡高博;卞江涛;

PMSG在肉牛生产中的应用    刘永祥;张冰;王潇;张居农;

永磁直驱风电系统PMSG控制策略的实验研究    胡书举;李建林;许洪华;

绵羊同期发情中用不同PMSG剂量处理的卵巢反应    陈龙;房义;郝海生;余文莉;

PMSG、E_2、PGF_(2α)和hCG组合处理对初情前蓝狐卵巢和子宫的影响    李晶;王博;张腾子;朴善花;谭建华;安铁洙;

PMSG剂量对中国荷斯坦奶牛繁殖性能的影响以及抗PMSG抗体制备和应用研究    付树滨

利用屠宰场孕马子宫提取纯化PMSG及其血浆PMSG提纯工艺的研究    杨珂

基于PMSG的多电机变速恒频风力发电系统的研究    肖荣

基于场路耦合法的不同风电变流系统中PMSG性能分析    刘洋

IM-PMSG风电模拟实验平台的研究与设计    王探靖

基于D-PMSG风电场的运行特性及保护配置研究    石岩

PMSG的纯化及其对幼鼠和幼蓝狐卵巢和子宫的影响    王博

PGF_（2α）、PMSG、hCG联合应用提高母狐繁殖力的研究    李晓艳

独立式PMSG风电实验平台的研究与实现    王新新

基于CSC & PMSG的小型直驱风力发电系统的失速控制研究    刘斌

基于LCL滤波的高速PMSG无位置传感器PWM整流系统的研究    邓学鹏