潮流能發(fā)電電能變換系統(tǒng)的研究.pdf

1、在不同潮流流速下水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速不同,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的電壓和頻率變化范圍較大,無法直接利用。課題要求將發(fā)出的電能饋入直流電網(wǎng),且要求發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間有電氣隔離功能。
　　針對(duì)以上問題,本文設(shè)計(jì)了一種適用于潮流能發(fā)電電能變換系統(tǒng)的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為兩部分:前級(jí)PWM整流電路和后級(jí)移相全橋電路。前級(jí)PWM整流電路經(jīng)過控制可以使發(fā)電機(jī)側(cè),實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)且電流正弦化;后級(jí)選擇帶高頻變壓器的移相全橋電路,它可以起到隔離的作用,保

2、證了電能變換裝置的可靠運(yùn)行,且可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),降低系統(tǒng)的功率損耗。
　　本文提出了整體的閉環(huán)控制策略,其中前級(jí)PWM整流電路采用電流電壓雙閉環(huán),后級(jí)采用電流閉環(huán)形式最終將電能以電流的形式饋入直流母線。針對(duì)前級(jí)電路中由于交流電壓波動(dòng)范圍大且頻率變化較大的問題,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)SPLL,改進(jìn)了軟件鎖相環(huán)使其能在發(fā)電機(jī)正反轉(zhuǎn)和電壓不平衡下的準(zhǔn)確鎖相。并且針對(duì)以往的SVPWM算法做了算法上的改進(jìn)使其簡(jiǎn)單可行,不需要坐標(biāo)變換,不依賴于直流電壓,

3、計(jì)算量顯著減少。針對(duì)LCL交流側(cè)濾波電路由于在諧振峰處對(duì)干擾沒有抑制能力,還提出了虛擬阻抗控制環(huán)節(jié),改善了LCL濾波電路中濾波效果不佳的問題。
　　本文對(duì)PWM整流電路中交流側(cè)電感、直流側(cè)電容和移相全橋電路的各個(gè)參數(shù)的計(jì)算確定了器件的型號(hào),并且為了實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路及系統(tǒng)的控制電路分別設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路板和控制電路板,選擇ST公司的STM32F407IGT6的芯片作為控制芯片,圍繞該芯片設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理電路、保護(hù)電路、通訊接口電路等硬件