雙饋風(fēng)電機組變頻器的FPGA仿真與控制

【摘要】：隨著能源危機的不斷加劇、環(huán)保壓力的不斷增加,風(fēng)能作為未來重要的清潔替代能源之一,近年來受到普遍重視并展現(xiàn)出廣闊的成長空間。雙饋風(fēng)力發(fā)電機組由于在降低變頻器容量、體積和成本的同時,實現(xiàn)了發(fā)電機與電網(wǎng)的柔性連接,且機組變速運行范圍寬、功率高,在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文通過LabVIEW FPGA仿真平臺對雙饋風(fēng)力發(fā)電機組變頻器快速的動態(tài)過程進行仿真,首先對雙饋風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理,以及自身獨特優(yōu)勢進行介紹,分別建立了三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和便于分析求解兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的簡化數(shù)學(xué)模型：接著,對包含RLC濾波電路、線路阻抗和負載擾動電流的三相PWM電壓型逆變器進行分析,依據(jù)其拓撲結(jié)構(gòu)建立了機側(cè)變頻器的數(shù)學(xué)模型,并將定子磁鏈定向矢量控制和空間矢量脈寬調(diào)制算法應(yīng)用到機側(cè)變頻器的控制中,實現(xiàn)最優(yōu)的控制效果；最后,通過LabVIEW FPGA平臺對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的起動、空載并網(wǎng)、發(fā)電機不同轉(zhuǎn)速運行、風(fēng)速變化擾動等不同情況進行仿真實驗,仿真結(jié)果驗證了本文設(shè)計的雙饋風(fēng)力發(fā)電機組機側(cè)變頻器模型準(zhǔn)確、控制策略合理。另外,本文設(shè)計的仿真程序界面友好,具有在線參數(shù)配置、實時狀態(tài)監(jiān)控等功能；對FPGA模塊的應(yīng)用,實現(xiàn)了軟件與硬件的結(jié)合,達到毫秒級超高速、高可靠性的仿真要求。 【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)力發(fā)電機 變頻器 定子磁鏈定向 空間矢量脈寬調(diào)制算法 LabVIEW FPGA
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315;TN773
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與前景9-10
• 1.2.2 我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與前景10-11
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述11-15
• 1.3.1 風(fēng)力機的功率調(diào)節(jié)技術(shù)11-13
• 1.3.2 恒速恒頻與變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)13-15
• 1.4 風(fēng)力發(fā)電仿真技術(shù)15-16
• 1.5 本文主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機的原理及數(shù)學(xué)模型18-27
• 2.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機的優(yōu)勢18-19
• 2.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機的運行原理19-20
• 2.3 雙饋發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型20-26
• 2.3.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.3.2 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 雙饋風(fēng)電機組機側(cè)變頻器27-40
• 3.1 雙PWM型變頻器的特點27-28
• 3.2 機側(cè)變頻器的數(shù)學(xué)模型28-31
• 3.3 機側(cè)變頻器的控制策略31-33
• 3.4 空間矢量脈寬調(diào)制方法33-39
• 3.4.1 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)概述33
• 3.4.2 SVPWM算法33-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 雙饋風(fēng)電機組機側(cè)變頻器的仿真實現(xiàn)40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 仿真平臺介紹40-43
• 4.2.1 LabVIEW40
• 4.2.2 FPGA40-41
• 4.2.3 LabVIEW FPGA41-43
• 4.3 NI LabVIEW FPGA的開發(fā)流程43-44
• 4.4 LabVIEW FPGA模塊下雙饋風(fēng)力發(fā)電機組變頻器的仿真分析44-50
• 4.4.1 起動仿真45-46
• 4.4.2 并網(wǎng)仿真46-47
• 4.4.3 亞同步、同步速、超同步運行仿真47-49
• 4.4.4 風(fēng)速變化擾動仿真49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第5章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52
• 5.2 展望52-54
• 參考文獻54-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果57-58
• 致謝58

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