本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制技術(shù)研究

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【摘要】：風(fēng)能是可再生能源的一種,具有較大的開發(fā)潛能和應(yīng)用價(jià)值,近幾年,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到了較快的發(fā)展。雙饋異步電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有變頻器容量小、有功功率與無功功率可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍廣等特點(diǎn),在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對象,對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制技術(shù)進(jìn)行了研究。首先總結(jié)了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化狀況,對不同類型的發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)、控制策略和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和總結(jié),并針對國內(nèi)的地域特點(diǎn)及對電網(wǎng)的發(fā)電要求,提出了本文的選題背景和選題意義。然后根據(jù)電機(jī)基本理論,分析了變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,為了實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制,建立了發(fā)電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)電網(wǎng)的性能指標(biāo)要求,以及傳統(tǒng)控制算法所存在的問題,提出采用定子磁鏈定向矢量控制策略,對定子磁鏈的估算方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明,并針對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制系統(tǒng),通過對轉(zhuǎn)子電流的控制,使雙饋電機(jī)輸出電壓幅值、頻率和相位與電網(wǎng)相同,輸出有功和無功。其次,傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在采用矢量控制策略時,需要在電機(jī)轉(zhuǎn)子上加裝角度編碼器,用來實(shí)時檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置,但是角度傳感器增加電機(jī)的硬件成本、降低了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。為了提高雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的作業(yè)可靠程度,縮小電機(jī)體積,減少支出成本,本研究提出了基于滑模觀測器的轉(zhuǎn)子角度位置估算方法。所提出的轉(zhuǎn)子位置觀測器結(jié)合傳統(tǒng)的線性滑模觀測器和非線性滑模觀測器的優(yōu)點(diǎn),具有對參數(shù)不敏感、高魯棒性、和快速收斂的特性,能較準(zhǔn)確的估算得到轉(zhuǎn)子位置信息,并通過李雅普諾夫穩(wěn)定性原理證明了系統(tǒng)足夠穩(wěn)定。最后,本研究構(gòu)建了以MATLAB/Simulink為基礎(chǔ)的仿真系統(tǒng)平臺,驗(yàn)證了所提出的方法的有效性,以TI的DSP為主控芯片,搭建了系統(tǒng)硬件調(diào)試及試驗(yàn)平臺,功率驅(qū)動部分采用IPM智能功率模塊驅(qū)動電路、電平轉(zhuǎn)換電路等,并對本文所提出的控制算法進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn),最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本文所提出控制策略的有效性,為雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展提供了一定的理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 磁鏈觀測 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢9-11
• 1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述9-10
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述10-11
• 1.3 風(fēng)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響11-12
• 1.4 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)12-14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 雙饋式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器的數(shù)學(xué)模型16-22
• 2.1 雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型16
• 2.2 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-22
• 第3章 基于矢量控制的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制策略22-33
• 3.1 雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對變頻裝置的要求22
• 3.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器定子磁鏈定向控制策略22-28
• 3.2.1 控制原理23-26
• 3.2.2 雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算26-28
• 3.3 定子磁鏈計(jì)算28-29
• 3.4 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器控制系統(tǒng)仿真29-33
• 第4章 基于快速收斂滑模觀測器的無刷雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無位置傳感器控制33-40
• 4.1 數(shù)學(xué)模型34-35
• 4.2 快速滑模觀測器的設(shè)計(jì)35-38
• 4.3 仿真結(jié)果和分析38-39
• 4.4 結(jié)論39-40
• 第5章 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的硬件設(shè)計(jì)40-58
• 5.1 直流側(cè)電容選取40-42
• 5.2 主控芯片DSP選型42-43
• 5.2.1 數(shù)字信號處理器概述42-43
• 5.2.2 TMS320LF2407A數(shù)字信號處理器介紹43
• 5.3 外圍電路的設(shè)計(jì)43-46
• 5.4 信號檢測電路的設(shè)計(jì)46-54
• 5.4.1．霍爾傳感器的選型46-49
• 5.4.2．變換器的選型49-50
• 5.4.3．運(yùn)算放大器的選型50-51
• 5.4.4．信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)51-52
• 5.4.5．濾波電路的設(shè)計(jì)52-53
• 5.4.6．轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路設(shè)計(jì)53-54
• 5.5 功率開關(guān)元件的選取54-57
• 5.5.1．智能功率模塊驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)55-56
• 5.5.2．IPM模塊的保護(hù)56-57
• 5.6 電平轉(zhuǎn)換電路57-58
• 第6章 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的軟件編程設(shè)計(jì)58-71
• 6.1 軟件流程圖的繪制59-65
• 6.1.1 clark、park、k/p轉(zhuǎn)換子程序59-61
• 6.1.2 前饋量計(jì)算子程序61
• 6.1.3 PWM生成子程序61-65
• 6.2 軟件流程圖的繪制65-71
• 第7章 總結(jié)與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 附錄一77-80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：600344