永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變換器及并網(wǎng)技術(shù)的研究

【摘要】：隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源的大量消耗以及全球環(huán)境的惡化,風(fēng)能作為一種清潔、廉價(jià)、很有發(fā)展前景的可再生能源,在當(dāng)今資源日益匱乏的社會(huì)發(fā)揮了舉足輕重的作用。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是推動(dòng)風(fēng)電事業(yè)發(fā)展的主要力量,其中,具有槳距控制簡單、機(jī)械應(yīng)力小、風(fēng)能利用率高等優(yōu)點(diǎn)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是目前并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電的主流控制系統(tǒng)。常用的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有雙饋型和直驅(qū)型,在中小功率的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,直驅(qū)型永磁同步發(fā)電機(jī)具有不可替代的優(yōu)勢,比雙饋型異步發(fā)電機(jī)有更加廣泛的應(yīng)用。本文著重研究了永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)變換器及并網(wǎng)技術(shù)。 首先,本文介紹了網(wǎng)側(cè)變換器在三相靜止坐標(biāo)系(a,b,c)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d,q)下的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上介紹了電網(wǎng)電壓定向的控制策略。隨后,在分析對比電流滯環(huán)控制、SPWM和SVPWM三種變頻調(diào)速控制方式的基礎(chǔ)上,選擇SVPWM作為網(wǎng)側(cè)變換器的控制方式,并在MATLAB R2008a/Simulink的環(huán)：境下仿真實(shí)現(xiàn)。 其次,介紹了最大風(fēng)能跟蹤原理,確定了直流母線電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,再利用轉(zhuǎn)速與最優(yōu)功率之間的關(guān)系求得最優(yōu)功率,進(jìn)而控制有功電流最后實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。隨后針對網(wǎng)側(cè)變換器在直流母線電壓控制中出現(xiàn)的波動(dòng)現(xiàn)象,提出了自抗擾控制技術(shù)并將其運(yùn)用到網(wǎng)側(cè)變換器的控制中,經(jīng)過仿真驗(yàn)證可知,采用自抗擾控制器的電壓環(huán)比PI調(diào)節(jié)器的電壓環(huán)具有更好的控制品質(zhì)和控制精度。 最后,基于TMS320F2812設(shè)計(jì)了一套永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器,硬件設(shè)計(jì)包括DSP最小系統(tǒng)、信號(hào)采集電路、過零檢測電路、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路,軟件模塊包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制算法模塊、鎖相算法和SVPWM算法。其中提出了一種簡單的鎖相算法,使得并網(wǎng)控制更加準(zhǔn)確。 【關(guān)鍵詞】：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電 網(wǎng)側(cè)變換器 最大風(fēng)能跟蹤 穩(wěn)定直流母線電壓 自抗擾控制技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM614;TM46
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究12-14
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類12
• 1.1.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要并網(wǎng)方式12-14
• 1.2 永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析14-16
• 1.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的常用控制策略分析16-17
• 1.3 本論文所做的工作17-19
• 第二章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的研究19-32
• 2.1 網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.1.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.1.2 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的控制策略22-25
• 2.2.1 電網(wǎng)電壓定向控制23-24
• 2.2.2 電流環(huán)的前饋解耦控制24-25
• 2.3 SVPWM原理及MATLAB實(shí)現(xiàn)25-30
• 2.3.1 SVPWM的原理26-27
• 2.3.2 SVPWM的MATLAB實(shí)現(xiàn)27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 網(wǎng)側(cè)變換器的并網(wǎng)運(yùn)行控制研究32-47
• 3.1 最大風(fēng)能跟蹤原理32-34
• 3.2 網(wǎng)側(cè)變換器與最大風(fēng)能跟蹤34-38
• 3.2.1 直流母線電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系35-36
• 3.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤36-37
• 3.2.3 仿真結(jié)果37-38
• 3.3 網(wǎng)側(cè)變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓的研究38-41
• 3.3.1 網(wǎng)側(cè)變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流電壓38-39
• 3.3.2 仿真結(jié)果39-41
• 3.4 基于自抗擾控制的網(wǎng)側(cè)變換器研究41-46
• 3.4.1 PID控制器的優(yōu)缺點(diǎn)41-42
• 3.4.2 自抗擾控制技術(shù)42-43
• 3.4.3 基于ADRC的網(wǎng)側(cè)變換器控制系統(tǒng)43-45
• 3.4.4 仿真結(jié)果45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 網(wǎng)側(cè)變換器的軟硬件設(shè)計(jì)47-59
• 4.1 硬件設(shè)計(jì)47-52
• 4.1.1 DSP最小系統(tǒng)48
• 4.1.2 電流采集電路48
• 4.1.3 電壓采集電路48-50
• 4.1.4 IPM接口電路50-51
• 4.1.5 電壓電流同步檢測電路51-52
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)52-57
• 4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊52-54
• 4.2.2 軟件鎖相算法54-55
• 4.2.3 SVPWM算法55-56
• 4.2.4 網(wǎng)側(cè)變換器控制算法56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 學(xué)位論文y閱及答辯情況表67

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