基于DSP控制的直驱式风电机组并网变流器研究

【摘要】：直驱式风力发电机组在风力发电系统中的应用日益广泛,其结构省去了齿轮增速箱,大幅度的减少了成本,降低了整个系统的故障率,并使控制系统简化。在不久的未来经过市场的验证,直驱式风力发电系统会发挥它更大能量,推动风力发电产业的发展。 此文在上述背景下选题,文中在详细的阐述了风力发电并网技术的基础之上,主要直驱式风力发电的系统的全功率变流器的拓扑结构,控制策略研究,其中包括对直驱式永磁同步风力发电机的数学模型及控制策略的研究,直流母线设计,研究并网逆变器的结构和控制,整个变流器采用双PWM控制系统,这是一种新型的控制策略,精度更高,准确性也增强,选用TMS320LF2407这种专为控制电机而设计的DSP芯片,用MATLAB软件进行仿真实验。 文中的实验结果表明直驱式风电机组全功率变流器实现了把风机输出的随风速变化而发生幅值,频率,相位变化的交流电转换成为与电网电压幅值,频率,相位相一致的电能,实现并网的结果,达到了预期的要求。 【关键词】：DSP 直驱式风力发电机组 永磁同步发电机 并网变流器 PWM
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614;TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 风电市场及国际形势10-11
• 1.2 我国风力发电的发展前景11-13
• 1.3 影响我国风力发电的发展的技术弱点13-14
• 1.4 本课题的研究意义14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 大型风力发电的并网技术16-25
• 2.1 大型风力发电机组的类型16-18
• 2.2 风力发电机组并网方式18-21
• 2.2.1 异步发电机的并网方式18-19
• 2.2.2 同步发电机并网方式19-20
• 2.2.3 变速恒频技术20-21
• 2.3 风力机特性21-24
• 2.3.1 风力机动力学原理21-22
• 2.3.2 风力机的机械特性22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 直驱式风电机组并网变流器25-49
• 3.1 直驱风电系统并网变流器拓扑结构分析25-28
• 3.2 永磁同步发电机数学模型28-32
• 3.2.1 永磁同步电机在三相坐标系下的数学模型28-29
• 3.2.2 永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型29-32
• 3.3 机侧变流器结构及控制策略32-38
• 3.3.1 永磁同步发电机i_d=0 控制33-35
• 3.3.2 机侧控制器PI 调节器设计35-37
• 3.3.3 直流母线电容设计37-38
• 3.4 网侧变流器结构及控制策略38-44
• 3.4.1 电流内环设计39-41
• 3.4.2 电压外环设计41-43
• 3.4.3 网侧PWM 变流器交流侧滤波器43-44
• 3.5 双PWM 控制系统设计44-48
• 3.5.1 空间矢量脉宽调制(SVPWM)44-46
• 3.5.2 空间矢量脉宽调制实现46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 4 DSP 控制系统49-60
• 4.1 DSP 的特点和资源50-51
• 4.2 DSP 外围电路51-55
• 4.3 控制系统软件子程序设计55-59
• 4.3.1 位置和速度计算55-56
• 4.3.2 PI 调节器控制56-57
• 4.3.3 采样与滤波57-58
• 4.3.4 正余弦值的产生58-59
• 4.3.5 空间矢量PWM 程序59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 系统仿真实验及实验结果分析60-71
• 5.1 系统各模块仿真模型的搭建60-64
• 5.2 仿真结果分析64-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-75
• 作者简历75-76
• 学位论文数据集76-77

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