基于雙凸極永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的PWM變換器設(shè)計(jì)和控制研究.pdf

1、由于能源短缺和環(huán)境問(wèn)題的雙重壓力,近年來(lái)包括風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源在世界范圍內(nèi)獲得了飛速發(fā)展。我國(guó)同樣是風(fēng)能資源豐富的大國(guó),大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是解決我國(guó)能源困境和電力可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和直接驅(qū)動(dòng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,因其效率高、穩(wěn)定性好、維護(hù)簡(jiǎn)單實(shí)用,獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文主要致力于研究基于直接驅(qū)動(dòng)雙凸極永磁(DSPM)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)換和增強(qiáng)實(shí)用性

2、為目標(biāo),對(duì)直接驅(qū)動(dòng)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)展開(kāi)了比較全面的理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 本文闡述了風(fēng)力發(fā)電的意義和背景,對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)以及相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹。 分析和比較風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常用的變流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)適合于直驅(qū)DSPM發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)使用的雙PWM變換器,設(shè)計(jì)目標(biāo)為使該變換器具有輸入、輸出特性好、功率因數(shù)高并且可調(diào)、對(duì)電網(wǎng)諧波污染小等。對(duì)所設(shè)計(jì)的功率變換器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和詳細(xì)的

3、理論分析,討論其控制目標(biāo)并選取相應(yīng)的控制策略。 針對(duì)所選取的基于DSPM風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),結(jié)合變速恒頻系統(tǒng)的特點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最大能量跟蹤和輸入輸出功率平衡為控制目標(biāo),分析和選取合適的控制方法,PWM變換器采用電壓空間矢量SVPWM調(diào)制方式,控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)為單位功率因數(shù)運(yùn)行和網(wǎng)側(cè)PWM變換器為功率因數(shù)可調(diào),利用MATLAB/Simulink分析工具,建立整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)的仿真模型,仿真結(jié)果表明控制效果良好。

4、 設(shè)計(jì)和制作了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器和基于TMS320F2812高速數(shù)字處理器的控制器,相應(yīng)的控制器外圍電路主要包括AD采樣調(diào)理電路、過(guò)流保護(hù)電路、頻率檢測(cè)電路、倍頻電路、及IGBT驅(qū)動(dòng)電路、LCL濾波電路。根據(jù)選取的控制方案,利用嵌入式C語(yǔ)言對(duì)控制器進(jìn)行軟件代碼編寫(xiě),同時(shí)完成了對(duì)SVPWM和數(shù)字鎖相環(huán)DPLL的軟件編程設(shè)計(jì)和調(diào)試。聯(lián)調(diào)軟件和硬件電路,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形進(jìn)行分析比較,修改調(diào)整相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制目標(biāo)。通過(guò)實(shí)