风电并网谐波抑制与无功电压控制技术的研究

【摘要】：进入21世纪以来,能源问题已经越来越受到人们的广范关注,风力发电作为一个解决能源危机的重要方向,但是风力发电并网也给电力系统带来了一定的谐波和无功,本文就是以风力发电作为背景和平台,来研究谐波治理和补偿无功。 结合电力电子技术、数字电路控制、有源电力滤波器和电力系统等交叉学科,设计了基于数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)控制的并联型有源电力滤波器。在查阅大量中英文相关资料的基础上,阐述了风电并网系统谐波和无功电压的产生、危害及其治理的必要性,并综合介绍了APF(Active Power Filter)的发展、分类以及工作原理,详细说明了系统中APF主电路的设计方法以及其系统主要器件的选取和参数的确定。 确定原理和方案之后,选用了TI公司生产的F2812型号的DSP主控芯片,来实现复合变换装置的硬件电路设计,其中主要设计了装置主电路,整个系统的容量和基本元器件的选择,在选定器件型号之后,分析并设计了装置的软件部分,包括主程序,中断子程序和PWM(Pulse Width Modulation)控制信号的产生等等。 完成了软硬件设计之后,制作了一台试验复合变换装置,并且在代码调试器CCS(Code Composer Studio)开发环境下,实现了复合变换装置最终控制方法的在线调试,通过一系列的实验和实验数据的分析得出,文中采用的控制方法能够完成预期目标,控制性能满足工业应用要求,控制算法可以很好的实现。 在DFIG(Double-fed Induction Generator)风电并网这一实际工业应用的基础之上,发现其系统中变流器的网侧变流器与APF具有相同的结构,得出利用原来的风电并网的电路拓扑,配合适当的控制策略,同时实现风电逆变并网和谐波抑制以及无功电压控制的功能。从仿真分析和实验的结果可以得出,逆变并网和有源滤波器两种控制方式可以利用同一个三相桥装置来实现。 【关键词】：风力发电并网 双馈电机 谐波抑制 有源滤波 无功电压
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM761.1;TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景和意义7-9
• 1.2 滤波器的分类9-10
• 1.3 有源电力滤波器的研究现状及发展趋势10-11
• 1.4 本文的研究任务与内容11-12
• 1.5 本论文的创新点12-13
• 第二章 风电并网和有源滤波器的原理及控制方案13-31
• 2.1 双馈风电并网系统结构13-14
• 2.2 有源电力滤波器装置引入之后的电路拓扑结构14-15
• 2.3 电路拓扑结构的整合15-16
• 2.4 网侧变流器控制方案16-21
• 2.4.1 网侧谐波电流检测控制策略16-18
• 2.4.2 网侧变流器的逆变控制策略18-20
• 2.4.3 两种策略的融合20-21
• 2.5 转子侧变流器的控制方案与无功电压控制21-22
• 2.6 系统的MATLAB仿真分析22-29
• 2.6.1 转子侧变流器的matlab 仿真介绍23
• 2.6.2 网侧谐波电流检测算法的matlab 仿真23-25
• 2.6.3 网侧变流器的综合控制仿真25-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第三章 复合变换装置的硬件设计31-37
• 3.1 复合变换装置主电路设计与参数选取31-33
• 3.2 主控芯片DSP 介绍33
• 3.3 信号采集电路33-35
• 3.3.1 电流信号采集电路的硬件结构33-34
• 3.3.2 采样触发信号34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 复合变换装置的软件设计37-43
• 4.1 主程序的设计38-40
• 4.2 中断服务子程序程序模块40-42
• 4.2.1 捕获中断40-41
• 4.2.2 功率驱动保护中断服务程序41
• 4.2.3 T1 定时器中断服务子程序41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 系统的实验研究43-49
• 5.1 实验装置的结构及参数43
• 5.1.1 实验装置总体结构43
• 5.1.2 实验系统主要参数43
• 5.2 实验结果及数据分析43-48
• 5.2.1 电压、电流传感器测试实验44
• 5.2.2 正弦复位信号产生的硬件电路实验44-45
• 5.2.3 稳定运行后的直流侧电压波形45-46
• 5.2.4 谐波检测模块实验46-47
• 5.2.5 并网后负载侧电压和电流监控47-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第六章 总结与展望49-51
• 致谢51-53
• 参考文献53-57
• 附录A 部分源程序57-61
• 附录B 作者在攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果61

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