本文選題：風(fēng)力發(fā)電 + 最大功率追蹤控制��； 參考：《安徽工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著環(huán)境污染、能源匱乏等問題的日益顯著,利用可再生能源發(fā)電已成為一種必然趨勢。風(fēng)能憑借其無污染、儲量豐富的優(yōu)點,成為可再生能源發(fā)電的一個重要發(fā)展方向,受到世界許多國家的關(guān)注。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,大功率的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以低成本,高效率等優(yōu)點成為當今風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的主流,中小功率的永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得益于直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展,憑借其機構(gòu)簡單、易維護的優(yōu)點進入家庭式發(fā)電中,大大提高了風(fēng)能的利用率。本文重點分析了兩種不同功率等級風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的運行原理和控制策略,并提出了研究思路和實現(xiàn)方案。本文以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究背景、最大功率追蹤控制策略為研究對象,研究了雙饋式發(fā)電機和直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機兩種不同風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。論文的研究工作主要包括雙饋發(fā)電系統(tǒng)與永磁同步發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及整個數(shù)字控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計與程序編寫。首先,實現(xiàn)了對雙饋發(fā)電系統(tǒng)的功率解耦、電壓定向矢量控制發(fā)電機的有功功率輸出和并網(wǎng)運行。根據(jù)數(shù)學(xué)模型在Simulink MATLAB/軟件中搭建出仿真模型進行仿真和結(jié)果分析。然后,永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路采用Boost升壓電路,分析了幾種基于最大功率追蹤控制算法并進行比較,最終以擾動法最大功率追蹤控制策略為基礎(chǔ),利用建立的數(shù)學(xué)模型在Simulink MATLAB/中進行仿真分析,比較了傳統(tǒng)擾動法MPPT控制與改進型的功率轉(zhuǎn)速擾動法MPPT控制的優(yōu)缺點。其次,根據(jù)電路設(shè)計的原則,對永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的硬件電路進行設(shè)計,并給出了主電路的設(shè)計參數(shù)與器件選取的方案,以及驅(qū)動電路、電壓采樣電路、電流采樣電路、轉(zhuǎn)速采樣電路和ADC采樣調(diào)理電路等輔助電路的設(shè)計與其器件的選取。利用數(shù)字控制器TMS320F2812DSP對所提出的控制策略加以實驗驗證,結(jié)合設(shè)計的數(shù)字控制程序的整體流程圖,給出了基于TMS320F2812DSP數(shù)字控制的資源配置,外設(shè)的資源配置以及引腳的選擇,完成了系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計與編寫。最后,根據(jù)搭建的永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實驗平臺并進行實驗驗證。仿真和實驗結(jié)果基本吻合理論分析結(jié)果,由此驗證了本文提出的系統(tǒng)控制策略的合理性、有效性。
[Abstract]:With the problems of environmental pollution and energy shortage becoming more and more obvious, the use of renewable energy to generate electricity has become an inevitable trend. Wind energy, with its advantages of non-pollution and abundant reserves, has become an important development direction of renewable energy power generation, and has attracted much attention from many countries in the world. In wind power system, high power variable speed constant frequency doubly-fed wind power generation system has become the mainstream of wind power generation system with the advantages of low cost and high efficiency. The medium and small power permanent magnet synchronous wind power generation system has benefited from the development of direct-drive technology. By virtue of its simple and maintainable advantages, the utility of wind energy is greatly improved. In this paper, the operation principle and control strategy of two kinds of wind power generation technologies with different power levels are analyzed, and the research ideas and implementation schemes are put forward. Taking wind power system as the research background and the maximum power tracking control strategy as the research object, this paper studies the control strategies of two different wind power generation systems: doubly-fed generator and direct-drive permanent magnet synchronous generator. The research work mainly includes the design of doubly-fed generation system and permanent magnet synchronous generation system, the hardware design of the control system, the software design and programming of the whole digital control system. Firstly, the power decoupling of doubly-fed power generation system, the output of active power and grid-connected operation of voltage oriented vector control generator are realized. According to the mathematical model, the simulation model is built in Simulink MATLAB/ software for simulation and result analysis. Then, the main circuit of permanent magnet synchronous wind power generation system adopts Boost boost circuit, analyzes and compares several control algorithms based on maximum power tracking, and finally takes the perturbation method as the basis of maximum power tracking control strategy. The established mathematical model is simulated in Simulink MATLAB/, and the advantages and disadvantages of the traditional MPPT control and the improved MPPT control are compared. Secondly, according to the principle of circuit design, the hardware circuit of permanent magnet synchronous wind power generation system is designed, and the design parameters of main circuit and the scheme of device selection, as well as driving circuit, voltage sampling circuit, current sampling circuit, are given. The design of speed sampling circuit and ADC sampling conditioning circuit and the selection of its devices. The digital controller TMS320F2812DSP is used to verify the proposed control strategy. Combined with the overall flow chart of the designed digital control program, the resource allocation based on TMS320F2812DSP digital control, the resource allocation of peripheral devices and the selection of pins are given. The system software program is designed and written. Finally, the experiment platform of permanent magnet synchronous wind power generation system is built and verified. The simulation and experimental results are in good agreement with the theoretical analysis results, which verify the rationality and effectiveness of the proposed system control strategy.
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614

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本文編號：1793767