電壓源型PWM變換器控制與應(yīng)用.pdf

1、電力的生產(chǎn)和消耗是電力系統(tǒng)中的兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié),電能的高效利用和安全生產(chǎn)對于電力事業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。當今能源日益緊缺,電力聯(lián)網(wǎng)規(guī)模日趨宏大,穩(wěn)定高效一直是電力系統(tǒng)行業(yè)關(guān)注的焦點。
　　電動機作為電力系統(tǒng)中的用電大戶,消耗了整個系統(tǒng)大部分電能。采用傳統(tǒng)變頻器拖動的電動機產(chǎn)生了大量的再生電能,而這部分能量白白的消耗在了制動單元上,這不符合國家提出的提倡建設(shè)節(jié)約型社會、倡導(dǎo)節(jié)能減排的思想。另一方面,隨著西電東送工程的建設(shè)和區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),阻尼

2、不足及低頻振蕩問題嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定,研究新型勵磁系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性具有實際意義。
　　電壓源型變換器因其良好的控制特性及靈活的結(jié)構(gòu),在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文研究電壓源型PWM變換器在電梯節(jié)能、抽油機節(jié)能以及全控器件勵磁系統(tǒng)中的控制與應(yīng)用,主要有以下幾個方面的內(nèi)容:
　　首先研究了基于電壓源型數(shù)字式能量回饋裝置的基本原理,詳細闡述了電壓源型數(shù)字式能量回饋裝置的設(shè)計與實現(xiàn)過程,包括主回路設(shè)計,器件參數(shù)選型,控制

3、電路及外圍電路設(shè)計,控制程序設(shè)計等。實驗表明,裝置能夠良好的適應(yīng)網(wǎng)側(cè)電壓的較大范圍變化,并保持接近單位功率因數(shù)運行;直流側(cè)回饋點電壓上下限能夠靈活調(diào)節(jié);通過現(xiàn)場長時間運行,表明裝置運行可靠,不會對原有系統(tǒng)造成不利影響,通過長時間數(shù)據(jù)記錄,顯示電梯在使用數(shù)字式能量回饋單元后,具有明顯的節(jié)電效果。
　　緊接著,本文在分析了游梁式抽油機的運行規(guī)律基礎(chǔ)上,設(shè)計開發(fā)了應(yīng)用于抽油機的雙PWM變頻器裝置,給出了主回路、控制及外設(shè)電路、控制程序的

4、具體設(shè)計過程。通過實際現(xiàn)場應(yīng)用,表明裝置具有良好的運行性能:接近單位功率因數(shù),無功功率接近零,同時線路壓降降低;靈活調(diào)節(jié)電動機運行速度,在不影響單位時間產(chǎn)油量的同時,降低了有功消耗;通過相關(guān)專業(yè)監(jiān)測,表明雙PWM變頻器在應(yīng)用于抽油機后,能夠極大的提高系統(tǒng)節(jié)電率。
　　隨后,本文將電壓源型PWM變換器應(yīng)用于勵磁系統(tǒng),分析了全控器件勵磁系統(tǒng)的基本運行原理,研究了機端注入無功電流對發(fā)電機系統(tǒng)等效阻尼系數(shù)的影響,并提出了基于電壓源型PWM

5、變換器串聯(lián)DC/DC斬波器的全控勵磁系統(tǒng)的控制策略。通過仿真分析,表明全控器件勵磁能夠有效的提高系統(tǒng)阻尼,隨著補償容量的提高,效果更加明顯,并具有提高發(fā)電機的動穩(wěn)極限,提高系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力。
　　最后,本文建立了基于三階同步發(fā)電機模型的全控器件勵磁系統(tǒng)等效模型,并依據(jù)此模型,提出了兩輸入、兩輸出的狀態(tài)變量反饋線性化控制策略,通過仿真分析,將這種非線性控制與傳統(tǒng)的線性控制(AVR+PSS)做了比較,結(jié)果表明,基于狀態(tài)變量反饋線性化