基于DSP和μC/OS-II的风电机组实验系统变频器设计

【摘要】：随着能源的日趋消耗,风能和太阳能等清洁能源和可再生能源被越来越多地得以利用。风力发电技术的逐渐成熟,使得风能被越来越多的国家关注并投入开发。变频技术作为风力发电的关键技术之一,制约着风力发电的发展。本文主要围绕实验用风力发电系统变频器的硬件电路设计,以及相关的风力发电控制技术展开研究,同时对μC/OS-Ⅱ操作系统在变频技术中的应用做了相关的介绍。 本文从风力发电系统变频器的应用背景出发,简要概述了风力发电用变频器在国内外的应用现状,并对变频器在风力发电系统中的发展趋势做了介绍。分析了变频控制技术的基本原理。论文详细介绍了其硬件电路的原理及其设计方法,同时对器件的选取原则做了详细的介绍；设计并制作完成了风力发电机组实验变频器的硬件电路；对发电机的空间矢量控制技术(SVPWM)做了简要介绍；完成了μC/OS-Ⅱ操作系统在DSP上的移植,对基于μC/OS-Ⅱ的变频器应用程序的开发流程做了简要说明。 【关键词】：风力发电 μC/OS-Ⅱ 变频器 DSP 空间矢量
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN773;TM315;TP316.84
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 概述9-16
• 1.1 风电机组变频器的应用背景及意义9-10
• 1.2 变频器的发展过程10-12
• 1.3 变频器在风电控制技术中的应用现状12-14
• 1.3.1 变桨距风力发电机变频器的应用12-13
• 1.3.2 双馈风力发电机变频器的应用13
• 1.3.3 直驱永磁同步风力发电机变频器的应用13-14
• 1.4 风力发电机组变频器的发展趋势14-15
• 1.5 论文的研究意义和完成的工作15-16
• 第2章 风电机组变频器控制技术介绍16-24
• 2.1 双馈发电机变频控制的基本原理16-17
• 2.2 空间矢量控制原理17-23
• 2.2.1 空间矢量坐标变换17-21
• 2.2.2 SVPWM原理21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 风电机组实验变频器硬件设计24-46
• 3.1 风电机组实验变频器整体结构24-25
• 3.2 IGBT主要参数及选型25-27
• 3.3 母线均压电阻原理27-30
• 3.3.1 直流母线限流电路28-30
• 3.4 变频器控制板设计30-37
• 3.4.1 变频器控制板整体结构30-31
• 3.4.2 变频器控制板硬件电路设计31-37
• 3.5 信号检测电路设计37-39
• 3.5.1 直流母线电压检测电路38
• 3.5.2 输出交流电流检测电路38-39
• 3.6 IGBT驱动电路设计39-41
• 3.6.1 驱动电源电路40-41
• 3.6.2 PWM驱动电路41
• 3.7 IGBT驱动保护电路设计41-45
• 3.7.1 IGBT温度保护电路41-42
• 3.7.2 IGBT过流保护电路42-43
• 3.7.3 IGBT缓冲电路43
• 3.7.4 直流母线过压保护电路43-44
• 3.7.5 直流母线过流保护电路44-45
• 3.8 本章小结45-46
• 第4章 风电机组实验变频器软件设计46-54
• 4.1 μC/OS-Ⅱ相关技术介绍46-49
• 4.1.1 μC/OS-Ⅱ系统简介46-47
• 4.1.2 变频器使用μC/OS-Ⅱ的必要性47
• 4.1.3 μC/OS-Ⅱ系统在DSP上的移植47-49
• 4.2 空间矢量控制系统整体结构49-53
• 4.2.1 空间矢量的坐标变换实现50
• 4.2.2 CLARKE变换实现50
• 4.2.3 PARK变换实现50-51
• 4.2.4 SVPWM变频器控制任务流程图51-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 系统测试54-60
• 5.1 DSP2812最小系统测试54-55
• 5.2 ADC模块的调试55-56
• 5.3 CAN模块的调试56
• 5.4 PWM模块的调试56-57
• 5.5 μC/OS-Ⅱ的测试57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-61
• 6.1 工作总结60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-65
• 附录65-67
• 致谢67

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