基于全功率变流器的可变速潮汐发电系统建模与仿真

发布时间：2023-04-11 20:11

　　目前的潮汐电站机组采用定转速运行方式,但由于电站水头变幅较大,机组大部分时间运行于非最优工况,导致运行效率低、振动和磨损严重等问题。随着变流器容量的增加,潮汐水轮发电机组采用全功率变流成为可能。因此,本文提出全功率变流的可变速永磁同步潮汐发电系统,利用全功率变流器实现发电机组根据水头和负荷变化调整转速,以提高运行效率,改善运行工况。主要内容如下:(1)提出采用永磁同步电机和全功率变流器实现潮汐发电机组变速运行的方法,介绍了可变速潮汐发电系统运行原理,建立了可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统控制对象的数学模型,包括引水系统、非线性水轮机、永磁同步发电机和全功率变流器数学模型。(2)根据潮汐变速机组的需要,分别提出了水轮机、机侧变流器、网侧变流器的控制策略,对机组转速调节器采用PID控制,对发电机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制以控制机组输出有功、无功功率,对电网侧变流器采用电网电压定向矢量控制以实现直流母线电压的稳定。(3)根据建立的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统数学模型,在Matlab/Simulink平台搭建系统仿真模型,仿真分析了给定功率增加和减小时各个相关量的变化情况,仿...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 潮汐电站的发展现状
        1.2.2 潮汐机组相关技术研究现状
        1.2.3 可变速机组的研究现状
    1.3 本文研究内容
2 可变速潮汐发电机组及变流器数学模型
    2.1 引水系统及非线性水轮机数学模型
        2.1.1 引水系统数学模型
        2.1.2 非线性水轮机数学模型
    2.2 永磁同步发电机数学模型
    2.3 背靠背电压源型变流器的数学模型
        2.3.1 机侧变流器数学模型
        2.3.2 网侧变流器数学模型
    2.4 本章总结
3 可变速潮汐发电系统控制及其建模
    3.1 水轮机控制系统
        3.1.1 最优转速发生器
        3.1.2 转速调节系统
    3.2 机侧变流器控制系统
    3.3 网侧变流器控制系统
    3.4 SVPWM控制技术
    3.5 本章总结
4 可变速潮汐发电系统仿真与分析
    4.1 水轮机及其控制系统仿真模型
        4.1.1 引水系统及非线性水轮机仿真模型
        4.1.2 最优转速发生器仿真模型
        4.1.3 转速调节系统仿真模型
    4.2 永磁同步发电机仿真模型
    4.3 全功率变流器仿真模型
    4.4 机侧变流器控制系统仿真模型
    4.5 网侧变流器控制系统仿真模型
    4.6 SVPWM技术仿真模型
    4.7 可变速潮汐发电系统模型仿真分析
        4.7.1 给定功率减小时仿真分析
        4.7.2 给定功率增加时仿真分析
    4.8 变流器简化可行性初步分析
    4.9 本章总结
5 可变速潮汐发电机控制及变流器简化与参数整定
    5.1 可变速潮汐发电机控制及变流器简化数学模型
    5.2 可变速潮汐发电机控制及变流器简化仿真模型
    5.3 简化模型仿真验证
    5.4 转速调节器参数整定
    5.5 本章总结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要参与的科研项目



本文编号：3789676