風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)逆變控制器的研制

【摘要】： 風(fēng)力發(fā)電因其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等諸多優(yōu)點(diǎn),正受到日益廣泛的關(guān)注,并在世界范圍得以迅猛發(fā)展。并網(wǎng)逆變控制器是風(fēng)電機(jī)組與公共電網(wǎng)的能量接口,其性能優(yōu)劣直接影響機(jī)組輸出特性及電網(wǎng)電能質(zhì)量。本文針對(duì)低壓并網(wǎng)逆變控制器,從其模型分析、檢測(cè)控制以及軟硬件實(shí)現(xiàn)等方面展開(kāi)研究與設(shè)計(jì),主要包括以下幾方面的工作: 首先,根據(jù)機(jī)組電壓及功率等級(jí),確定了并網(wǎng)逆變控制器功率電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并分析推導(dǎo)了其在三相坐標(biāo)系下的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型、d—q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的等效受控源模型及其動(dòng)態(tài)小信號(hào)模型,為主電路參數(shù)選取和控制環(huán)節(jié)的補(bǔ)償校正提供理論基礎(chǔ)。 其次,將瞬時(shí)無(wú)功功率理論引入檢測(cè)與控制環(huán)節(jié),避免了傳統(tǒng)同步坐標(biāo)系下實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功解耦的復(fù)雜計(jì)算;將其與PID控制策略結(jié)合,實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變控制器的電壓、電流雙環(huán)控制,并輔以仿真軟件對(duì)控制環(huán)節(jié)的補(bǔ)償校正參數(shù)進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化,以保證在發(fā)電、饋電平衡的前提下,減小或避免風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響。 基于前文理論基礎(chǔ),計(jì)算確定了功率電路中耦合電感、直流母線電容等關(guān)鍵參量;根據(jù)系統(tǒng)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu),以TMS320LF2407型DSP為核心,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)中信號(hào)采樣、鎖相跟蹤、PI調(diào)節(jié)、SPWM形成等各功能模塊。在鎖相跟蹤實(shí)現(xiàn)中,針對(duì)常規(guī)方法在實(shí)際應(yīng)用中由于模擬電路振蕩引起過(guò)零點(diǎn)多檢和過(guò)零點(diǎn)漏檢問(wèn)題,提出了一種軟件改進(jìn)方法,可有效提高跟蹤鎖相的精度。 最后,采用仿真軟件MATLAB/SIMUlink對(duì)并網(wǎng)逆變器功率電路及控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了仿真與分析;在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)搭建了一臺(tái)10kVA/380V的并網(wǎng)逆變控制器樣機(jī),并以此進(jìn)行了動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均滿足了預(yù)定的技術(shù)指標(biāo),證明了設(shè)計(jì)方案的可行性。 本文研制完成的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)逆變控制器對(duì)于改變我國(guó)在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制技術(shù)上的落后局面具有一定的推動(dòng)作用。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 瞬時(shí)無(wú)功理論 雙環(huán)PID控制
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TM614;TM571
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景及選題意義8-9
• 1.2 風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的發(fā)展9-12
• 1.3 逆變器分類(lèi)和控制技術(shù)的發(fā)展12-15
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 并網(wǎng)逆變器工作原理與數(shù)學(xué)模型17-25
• 2.1 并網(wǎng)逆變器工作原理17-18
• 2.2 并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型18-24
• 2.2.1 靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系等效受控源模型21-23
• 2.2.3 小信號(hào)模型23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 并網(wǎng)逆變器控制策略分析25-41
• 3.1 瞬時(shí)無(wú)功控制理論25-28
• 3.2 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的并網(wǎng)方法28-30
• 3.3 電流內(nèi)環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)30-36
• 3.3.1 電流內(nèi)環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖30-32
• 3.3.2 電路參數(shù)變化對(duì)模型精度的影響32-34
• 3.3.3 PI調(diào)節(jié)器對(duì)電流環(huán)進(jìn)行校正34-36
• 3.4 電壓外環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 并網(wǎng)逆變控制器的實(shí)現(xiàn)41-61
• 4.1 并網(wǎng)逆變控制器總體結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)41-42
• 4.2 并網(wǎng)逆變器主電路參數(shù)計(jì)算42-48
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)48-51
• 4.4 控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)51-60
• 4.4.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及流程圖51-54
• 4.4.2 鎖相環(huán)的軟件部分54-57
• 4.4.3. SPWM觸發(fā)脈沖產(chǎn)生及初始化程序57-58
• 4.4.4 直流電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制程序58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果61-68
• 5.1 MATLAB中SIMUlink環(huán)境下的系統(tǒng)仿真61-64
• 5.1.1 仿真模型建立61-63
• 5.1.2 仿真結(jié)果及分析63-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析64-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 致謝71-72
• 碩士期間發(fā)表的論文72

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