现代电力电子技术报告(Wind Power 2h).ppt

矩阵变换器励磁的变速恒频 风力发电技术研究 张华强 哈尔滨工业大学（威海） 研究内容 一.风力发电的研究背景---能源危机 一.风力发电的研究背景---运行模式 五.共模电压抑制策略---共模路径 1、当三相电源对称时，有： 2、若三个输出相分别连接到同一个输入相a、b、c上时，对应的共模电压瞬时值为： 3、若三个输出相中有两相分别连接到同一个输入相a、b、c上时，对应的共模电压瞬时值为： 五.共模电压抑制策略---共模电压 矢量 组合 虚拟整流器与逆变器 对应开关关系 矩阵变换器 开关组合 共模电压 （最大值） 五.共模电压抑制策略---共模电压 矢量 组合 虚拟整流器与逆变器 对应开关关系 矩阵变换器 开关组合 共模电压 （最大值） MC输出脉宽调制电压，在一个开关周期内，当连至同一输入线上的3个功率开关同时导通时，共模电压幅值最大，为输入相电压幅值，而此时输出线电压为0，即零输出状态，零输出状态共模电压幅值范围为： ；非零输出状态共模电压幅值范围： 。 五.共模电压抑制策略---共模抑制 ? 开关状态转换图 双空间矢量调制下的零矢量成分 五.共模电压抑制策略---传统策略 优化开关状态转换图 中间值零矢量调制下的零矢量成分 五.共模电压抑制策略---优化策略 六.三电平矩阵变换器---拓扑结构 a) 状态1，D1、D4或S1、S4导通 b) 状态2，S2、S3或D2、D3导通 六.三电平矩阵变换器---开关单元 c) 状态3，D1、S3或S1、D3或S2、D4或D2、S4导通 六.三电平矩阵变换器---3种状态 选择开关组合时，遵守下列规则： (1) 在任何输入输出相间，有且只能有一条连接； (2) 如果三电平矩阵变换器本侧任何一相，与对侧有两 条连接（2相），那么本侧的第二相与对侧必须也有两 条连接（2相），本侧的第三相与对侧只有一条连接； (3) 如果三电平矩阵变换器本侧任何一相，与对侧有三 条连接（3相），那么本侧的其余两相与对侧各自只有 一条连接； (4) 三电平矩阵变换器两侧任何一相，在不同的连接组 合中不得悬空。 六.三电平矩阵变换器---组合规则 六.三电平矩阵变换器---开关通路 输入侧和输出侧电流对应关系 六.三电平矩阵变换器---电流关系 六.三电平矩阵变换器---矩阵方程 六. 三电平矩阵变换器---状态方程 六. 三电平矩阵变换器---能控分析 七.变速恒频风电系统设计与实现---结构框图 七.变速恒频风电系统设计与实现---拓扑结构 定子磁场定向矢量图 m-t坐标系下DFIG的物理模型 七.变速恒频风电系统设计与实现---矢量模型 定子电流受转子电流控制，通过控制转子电流就可对双馈感应发电机有功和无功功率独立进行控制。 七.变速恒频风电系统设计与实现---解耦控制 将 ， 代入上式： 七.变速恒频风电系统设计与实现---DFIG模型 转子电压、电流解耦控制框图 七.变速恒频风电系统设计与实现---解耦框图 七.变速恒频风电系统设计与实现---整体框图 5kVA matrix converter 230V 3kVA matrix converter Jochen Mahlein USA Han Ju Cha AM University 七.变速恒频风电系统设计与实现---国外样机 MC main board MC signal board MC DSP board 1.5kVA matrix converter (HIT) 七.变速恒频风电系统设计与实现---作者样机 七.变速恒频风电系统设计与实现---试验现场 七.变速恒频风电系统设计与实现---测试过程 七.变速恒频风电系统设计与实现---故障排除 哈工大（威海）自动化研究所 风力发电及其控制的研究历程 矩阵变换器的双空间矢量调制策略 矩阵变换器的共模电压抑制策略 三电平矩阵变换器的建模与仿真 变速恒频风力发电系统设计与实现 能源危机 环境问题 化石燃料