基于BOOST斬波的潮流電站電力變換系統(tǒng)研究.pdf

1、潮流能是一種非常有前景的可再生新能源之一,尤其進(jìn)入能源短缺的二十一世紀(jì),其發(fā)電利用技術(shù)一直是各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。相比于成熟的風(fēng)力發(fā)電技術(shù),潮流能發(fā)電有著無可比擬的自然條件優(yōu)勢(shì),中國潮流能蘊(yùn)藏量極為豐富,但潮流能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,近年來國內(nèi)各科研單位對(duì)潮流發(fā)電進(jìn)行了大量有益的探索,但進(jìn)入工程實(shí)用領(lǐng)域的卻屈指可數(shù)。
　　本課題以基于直流電網(wǎng)型變速運(yùn)行潮流發(fā)電系統(tǒng)為研究背景,對(duì)50kW基于BOOST斬波的潮流電站電力變

2、換系統(tǒng)進(jìn)行了研究。由于潮流流速是變化的,在不同潮流流速下為使水輪機(jī)捕獲的功率達(dá)到最大,通常需要通過發(fā)電機(jī)側(cè)變流器對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)控制。而BOOST斬波電路具有良好的無級(jí)升壓作用,它在新能源發(fā)電場(chǎng)合有著廣泛地應(yīng)用;尤其是三重化BOOST結(jié)構(gòu)電路,由于較小的直流輸入電流紋波,很適合做發(fā)電機(jī)側(cè)變流器,對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行變速控制。
　　本文提出了基于直流電網(wǎng)型變速運(yùn)行潮流發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架,對(duì)潮流發(fā)電系統(tǒng)各部分組件的特性進(jìn)行了詳

3、盡的分析,包括潮流流速、水輪機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)及三重BOOST變流器,闡述了潮流發(fā)電系統(tǒng)變速運(yùn)行控制的原理和能量轉(zhuǎn)換的過程。進(jìn)行了機(jī)側(cè)變流器—BOOST電路參數(shù)計(jì)算,包括主電路電感電容,功率器件,開關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)電阻以及關(guān)斷緩沖電路等參數(shù)計(jì)算;對(duì)比了三種傳統(tǒng)的最大功率跟蹤的控制方法,提出了基于直流輸入電流擾動(dòng)的爬山搜索算法;根據(jù)變速運(yùn)行潮流發(fā)電系統(tǒng)自身特點(diǎn)和電力變換系統(tǒng)在限壓并網(wǎng)控制和變流變速控制之間需要切換的問題,提出了限壓變流控制策略

4、,針對(duì)系統(tǒng)實(shí)際問題,提出了電感電流均流技術(shù)和改進(jìn)滑動(dòng)平均濾波等改進(jìn)算法。搭建了潮流發(fā)電系統(tǒng)的Matlab/Simulink軟件仿真平臺(tái),對(duì)潮流發(fā)電系統(tǒng)整體性能和發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)性能進(jìn)行了仿真,仿真試驗(yàn)證明了本課題提出的基于BOOST斬波的潮流電站電力變換系統(tǒng)的可行性。搭建了潮流發(fā)電系統(tǒng)的硬件試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)BOOST主電路進(jìn)行了開環(huán)和電流閉環(huán)試驗(yàn)、最大功率跟蹤試驗(yàn)和限壓變流控制試驗(yàn)、多臺(tái)BOOST電路并聯(lián)試驗(yàn)以及潮流發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn),硬件試