直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

【摘要】： 隨著世界能源問題的日益突出,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的重視,也同時(shí)成為各國學(xué)者的研究熱點(diǎn),“直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究”是863計(jì)劃與湘潭電機(jī)廠合作的項(xiàng)目,本文主要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器的控制進(jìn)行了分析和研究開發(fā)。 論文首先分析了風(fēng)力發(fā)電變流技術(shù)研究意義和必要性,介紹了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀,當(dāng)今主要以雙饋和直驅(qū)兩種風(fēng)力發(fā)電為研究方向。然后設(shè)計(jì)了直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的主電路整體結(jié)構(gòu),隨后詳細(xì)分析了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制策略和工作原理,在比較了當(dāng)前適合直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各種變流電路的基礎(chǔ)上,引出本文重點(diǎn)研究的瞬時(shí)值控制策略的概念和具體實(shí)現(xiàn)方法,即電機(jī)側(cè)變流器采用間接磁場(chǎng)定向矢量控制完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),并網(wǎng)逆變器采用同步PI控制實(shí)現(xiàn)直流電壓恒定和網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)的控制目的。在對(duì)其各部分電路工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)控制原理建立了PWM整流器和PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型,給出了MATLAB/Simulink下的仿真結(jié)果,結(jié)果驗(yàn)證了控制方法的可行性。 最后,在仿真基礎(chǔ)上對(duì)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì),論文詳細(xì)介紹了變流系統(tǒng)主電路的控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),即CPU控制板的設(shè)計(jì)、IGBT驅(qū)動(dòng)板的設(shè)計(jì)、電流電壓采樣板的設(shè)計(jì)。并給出了每個(gè)部分的相關(guān)參數(shù)、具體的應(yīng)用電路圖和DSP控制軟件流程圖。最后結(jié)果驗(yàn)證了理論分析,表明本文的控制策略和硬件設(shè)計(jì)具有較好的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)工作性能,適用于大功率風(fēng)力發(fā)電的場(chǎng)合。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 變速恒頻 變流器 DSP
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9
• 1.2 發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的意義和必要性9-11
• 1.3 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)11-13
• 1.3.1 國外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀和趨勢(shì)11-12
• 1.3.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀和趨勢(shì)12-13
• 1.4 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的概述13-18
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)的基本理論和控制策略19-38
• 2.1 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電的工作原理21-24
• 2.3 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型24-29
• 2.3.1 PWM 變流器的基本原理24-25
• 2.3.2 PWM 整流器的數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3.3 PWM 逆變器的數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.4 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)的控制策略29-32
• 2.4.1 直接功率控制算法30
• 2.4.2 機(jī)側(cè)變流器控制原理30-31
• 2.4.3 網(wǎng)側(cè)變流器控制原理31-32
• 2.5 直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的仿真研究和設(shè)計(jì)32-37
• 2.5.1 機(jī)側(cè)變流器仿真分析32-36
• 2.5.2 網(wǎng)側(cè)變流器仿真分析36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第3章 直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)38-59
• 3.1 直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)38-44
• 3.1.1 2 兆瓦直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組變流控制系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)38-39
• 3.1.2 變流系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)39-44
• 3.2 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)控制板電路設(shè)計(jì)44-53
• 3.2.1 變流控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44
• 3.2.2 控制芯片44-47
• 3.2.3 通信接口電路47-49
• 3.2.4 信號(hào)調(diào)理電路49-50
• 3.2.5 繼電器輸出電路50-51
• 3.2.6 過流保護(hù)51-52
• 3.2.7 電源電路52-53
• 3.3 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)的IGBT 驅(qū)動(dòng)板電路設(shè)計(jì)53-57
• 3.3.1 IGBT 的和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊選型53-57
• 3.4 直驅(qū)式風(fēng)電變流系統(tǒng)的電壓電流采樣電路板電路設(shè)計(jì)57-58
• 3.4.1 電壓采樣電路57
• 3.4.2 電流采樣電路57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-69
• 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)59-65
• 4.1.1 主服務(wù)程序60
• 4.1.2 中斷處理60-63
• 4.1.3 EEPROM 功能設(shè)置參數(shù)讀取63
• 4.1.4 AD 的零飄校正63
• 4.1.5 485 串行通訊63-65
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析65-68
• 4.2.1 試驗(yàn)波形66-68
• 4.2.2 結(jié)果分析68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 附錄 A (攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文）75

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交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)運(yùn)行及控制原理    廖勇,楊順昌

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