基于DSP的风电机组SVPWM变流器研究

【摘要】： 随着全球经济的发展,能源消耗急剧增长,伴随而来的环境污染问题也日益严重。人们只有采取可持续发展战略,开发可再生能源,才能有效解决能源危机和环境恶化这两大难题。风能作为一种取之不尽又清洁无污染的可再生能源,已经成为世界各国普遍重视的能源,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。 本论文所研究的SVPWM变流器实质上是一种PWM整流器。SVPWM变流器最重要的特点是:在满足直流侧电压利用率的前提下,SVPWM变流器可以根据控制的需要输出任意模和幅角的电压矢量。本论文的SVPWM变流器用于解决风力发电机组的小风发电问题。本论文将研究两个SVPWM变流器,一个SVPWM变流器完成感应电机侧到直流侧的能量传输,另一个SVPWM变流器完成直流侧到网侧的电能传输。SVPWM变流器基于TI公司的TMS320F2812芯片。 第一部分:简介风电的发展与本文的研究内容。 第二部分:简介TI公司的DSP芯片TMS320F2812。 第三部分:首先,该部分介绍了3～1变换原理,并通过MATLAB分析了3→1变换后矢量的轨迹。其次,该部分介绍了SVPWM原理与基于3～1变换的SVPWM原理。该部分将3～1变换原理和SVPWM联系起来,并通过实验对SVPWM波形做了分析。最后,进行了SVPWM变流器的感应电机的调速实验和感应电机的发电实验,并给出实验结果。 第四部分:首先,从不同角度分析了电网电压的采样信号,然后本部分研究了基于3→1变换的网侧SVPWM变流器的并网实验,并给出实验结果。 第五部分:电网电压和网侧电流中含有许多谐波成分,因此为电网采样信号设计滤波器是非常必要的。该部分介绍了4种数字信号滤波器的设计方案,并给出了仿真结果。 【关键词】：风力发电 DSP SVPWM 变流器 3～1变换 数字滤波器
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM46;TM315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 课题的研究背景及综述11-13
• 1.1 课题的研究背景11-12
• 1.2 课题简介12-13
• 2 TMS320F2812 DSP 简介13-26
• 2.1 TMS320F2812 内核简述13
• 2.2 TMS320F2812 CPU 的主要特性13-14
• 2.3 TMS320F2812 的事件管理器（EV）14-18
• 2.3.1 通用目的（GP）定时器15
• 2.3.2 全比较单元15
• 2.3.3 可编程死区发生器15-16
• 2.3.4 PWM 波形的产生16
• 2.3.5 PWM 波形的特点16
• 2.3.6 捕捉单元16-17
• 2.3.7 正交编码电路17
• 2.3.8 外部启动转换的模/数转换器17
• 2.3.9 功率驱动保护中断17
• 2.3.10 EV 的中断17-18
• 2.4 TMS320F2812 DSP 的ADC 模块18-26
• 2.4.1 ADC 模块的主要特点18-20
• 2.4.2 自动排序器的工作原理20-22
• 2.4.3 连续自动序列转换模式22-24
• 2.4.4 排序器的启动停止模式24
• 2.4.5 输入触发源24-26
• 3 电机侧到直流侧的能量传输26-55
• 3.1 3～1 变换26-27
• 3.2 3→1 变换合成矢量的轨迹27-30
• 3.3 3→1 变换合成矢量模与幅角的观察30-32
• 3.4 SVPWM 原理32-34
• 3.5 基于3→1 变换的SVPWM 原理34-36
• 3.6 分区时间计算及递推公式36-40
• 3.7 PWM 整流器及SVPWM 变流器40-42
• 3.7.1 PWM 整流器40-41
• 3.7.2 SVPWM 变流器41-42
• 3.8 基于DSP 的SVPWM 变流器实现42-49
• 3.8.1 软件法42-47
• 3.8.2 硬件法47-48
• 3.8.3 SVPWM 波形的分析与验证48-49
• 3.9 基于SVPWM 变流器的异步机恒压频比调速49-52
• 3.9.1 异步电机恒压频比调速原理49-50
• 3.9.2 SVPWM 变流器实现异步机恒压频比调速50-52
• 3.9.3 实验结果52
• 3.10 基于SVPWM 变流器的异步机发电实验52-55
• 3.10.1 异步电机发电原理52
• 3.10.2 实验原理52
• 3.10.3 实验步骤52-53
• 3.10.4 基于SVPWM 变流器异步机发电实验中断程序流程53-54
• 3.10.5 实验结果54-55
• 4 直流侧到网侧的能量传输55-65
• 4.1 并网系统工作原理55-57
• 4.1.1 电流、电压矢量的定义55-56
• 4.1.2 控制系统56-57
• 4.2 用CCS 图形工具观测电网电压采样信号57-58
• 4.3 电网电压正向过零点捕捉58-60
• 4.4 CCS 图形工具观测电网电压3→1 变换结果60-61
• 4.5 CCS 图形工具观测电网电压1→3 变换结果61-62
• 4.6 基于SVPWM 变流器的并网实验62-65
• 5 数字滤波器65-75
• 5.1 数字RC 滤波法65-66
• 5.2 点频滤波法66-67
• 5.3 窗函数法设计FIR 数字滤波器67-75
• 5.3.1 加矩形窗的FIR 数字滤波器69-72
• 5.3.2 加汉明窗的FIR 数字滤波器72-75
• 6 总结与展望75-77
• 参考文献77-80
• 硕士在读期间发表论文80-81
• 致谢81

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