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全功率變流器風(fēng)電機(jī)組的工作原理及控制策略(已改無(wú)錯(cuò)字)

2022-07-23 04:17:15 本頁(yè)面
  

【正文】 S也有相似的應(yīng)用,功率器件采用高壓IGBT;法國(guó)ALSTOM公司 采用飛跨電容型四電平拓?fù)?,功率器件采用IGBT,另外還基于IGCT開(kāi)發(fā)出了飛跨電容型五電平變頻器。圖3 三電平背靠背雙PWM變流器結(jié)構(gòu) 電機(jī)側(cè)變流器控制策略令,則定子方程變?yōu)楦鶕?jù)上式可以構(gòu)成電機(jī)側(cè)變流器的電流環(huán)控制圖,如下圖所示。由于定子直軸電流、交軸電流不但受到各自控制電壓和的影響,還要分別受到交叉耦合電壓、的影響。因此,在電機(jī)的電流環(huán)控制中,除了要對(duì)直軸電流和交軸電流分別進(jìn)行閉合積分控制,從而得到相應(yīng)的控制電壓分量和以外,還要分別加上交叉耦合電壓的補(bǔ)償項(xiàng)、最終分別得到直軸控制電壓和交軸控制電壓和。為了更好地控制轉(zhuǎn)矩(或有功功率),還應(yīng)在電流環(huán)之外加上轉(zhuǎn)矩環(huán)(或功率環(huán))。由于,而且采用=0的控制方式,所以電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式變?yōu)楫?dāng)保持電機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí),可以通過(guò)控制定子交軸電流分量來(lái)控制電磁轉(zhuǎn)矩,從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸出有功功率的控制。帶有有功功率控制外環(huán)的電機(jī)側(cè)變流器的控制框圖如圖所示。由于在后面對(duì)電網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制時(shí),要求它保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定,因此直流側(cè)電容器的充放電對(duì)有功功率的影響很小。如果再進(jìn)一步忽略變流器本身的功率損耗,就可認(rèn)為發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率經(jīng)過(guò)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變流器后會(huì)被全部送入電網(wǎng)。因此,發(fā)電機(jī)輸出的功率是通過(guò)間接檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)變流器輸入到電網(wǎng)的功率來(lái)近似獲取的。 電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略(1)電網(wǎng)側(cè)變流器的基本工作原理電網(wǎng)側(cè)變流器的主電路為三相橋式結(jié)構(gòu),采用脈寬調(diào)制方式控制各開(kāi)關(guān)元件工作,其交流側(cè)電壓除了正弦基波外,也存在一些高次諧波。但由于有電感的濾波作用,使得高次諧波電壓所產(chǎn)生的諧波電流很小,所以電網(wǎng)側(cè)變流器的交流側(cè)電流波形比較接近正弦。在以下的分析中,將不考慮交流側(cè)電壓和電流諧波在電網(wǎng)看來(lái),電網(wǎng)側(cè)變流器相當(dāng)于是一個(gè)可控的三相交流電壓源。圖中,、分別為電網(wǎng)的三相電壓,“+、-”代表規(guī)定的正方向(下同);、分別為變流器交流側(cè)的電阻和電感;、分別為交流側(cè)三相電流,其正方向規(guī)定如箭頭所示(下同);、分別為交流側(cè)三相電壓。變流器的工作狀態(tài)將由它們共同決定。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí), 式()。其中,(a)表示電網(wǎng)側(cè)變流器工作于逆變狀態(tài),有功功率從變頻器輸入電網(wǎng);(b)表示電網(wǎng)側(cè)變流器工作十整流狀態(tài),有功功率從電網(wǎng)輸入變頻器。,通過(guò)調(diào)節(jié)電網(wǎng)側(cè)變流器的交流側(cè)電壓的幅值和相位,就可以控制電流的大小及其與電網(wǎng)電壓之間的相位角,從而讓變流器工作在不同的運(yùn)行狀態(tài):(1)單位功率因數(shù)逆變運(yùn)行。交流側(cè)電流與電網(wǎng)電壓之間的相位角為180176。,變流器與電網(wǎng)之間沒(méi)有無(wú)功功率的傳遞,有功功率從變流器輸入電網(wǎng)。(2)單位功率因數(shù)整流運(yùn)行。交流側(cè)電流與電網(wǎng)電壓同相,變流器與電網(wǎng)之間沒(méi)有無(wú)功功率的傳遞,有功功率從電網(wǎng)輸入變流器。(3)靜止無(wú)功發(fā)生器運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)=90176。時(shí),變流器與電網(wǎng)之間僅有無(wú)功傳遞,相當(dāng)于一臺(tái)靜止的無(wú)功發(fā)生器。(4)其他運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)=(0~90176。)時(shí),變流器從電網(wǎng)吸收有功功率和滯后的無(wú)功功率;當(dāng)=(90176。~0)時(shí),變流器從電網(wǎng)吸收有功功率和超前的無(wú)功功率;當(dāng)=(90176。~180176。)時(shí),變流器向電網(wǎng)輸出有功功率和超前的無(wú)功功率;當(dāng)=(180176?!?0176。)時(shí),變流器向電網(wǎng)輸出有功功率和滯后的無(wú)功功率??梢?jiàn),電網(wǎng)側(cè)變流器能夠靈活控制輸入到電網(wǎng)的無(wú)功功率。一方面,當(dāng)電網(wǎng)需要無(wú)功補(bǔ)償時(shí),它可以方便地提供相應(yīng)的無(wú)功功率;另一方面,如果電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率沒(méi)有要求,可按功率因數(shù)為1進(jìn)行控制,從而降低變流器的容量要求和投資。這也是雙PWM變流器與其它變流器相比所具有的優(yōu)點(diǎn)之一。(2)電網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型為了對(duì)電網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行有效的控制,首先必須建立其數(shù)學(xué)模型。如果用開(kāi)關(guān)來(lái)表示變流器的各個(gè)電力電子器件。為了推導(dǎo)方便,引入開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)表達(dá)各相電力電子器件的導(dǎo)通狀態(tài)。第相(
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