發(fā)布時(shí)間：2017-10-14 14:06

  本文關(guān)鍵詞：通用型電力變換控制平臺(tái)開發(fā)及其在風(fēng)電實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 電力變換 通用控制平臺(tái) DSP FPGA 風(fēng)電實(shí)驗(yàn)

【摘要】：在電力變換、變流驅(qū)動(dòng)、開關(guān)電源等應(yīng)用中,為實(shí)現(xiàn)電力電子開關(guān)器件的有效控制,需要在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)完善的控制電路。本文根據(jù)變流器的典型應(yīng)用,針對信號(hào)采樣數(shù)、脈沖資源數(shù)和控制策略等的不同,分析通用型電力變換控制平臺(tái)在硬件、軟件方面的需求,并提出一種"DSP+FPGA"的通用型電力變換控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行了硬件、軟件開發(fā)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了風(fēng)電實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。通過主控單元和外圍電路單元硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,給出了本通用型電力變換控制平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)思路。主控系統(tǒng)采用‘'DSP+FPGA"的模塊化、總線式設(shè)計(jì)方法,將FPGA的邏輯功能和DSP的運(yùn)算能力進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。為了充分提高主控系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)的性能和兼容性,對外圍電路單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：電源電路采用板載開關(guān)電源,信號(hào)采集電路可兼容單雙極性信號(hào)輸入,PWM信號(hào)采用光纖傳輸,數(shù)字IO電路采用光耦隔離的方式,測頻電路可滿足軟硬件測頻的方法,保護(hù)電路采用可靠的三級(jí)保護(hù)電路。本控制平臺(tái)底層程序的軟件開發(fā),主要包括DSP底層代碼設(shè)計(jì)和FPGA底層代碼設(shè)計(jì)兩個(gè)方面；采用模塊化的方法對各個(gè)控制功能進(jìn)行設(shè)計(jì),盡量與硬件電路兼容方面相對應(yīng),滿足不同類型變流器的控制。DSP的底層代碼設(shè)計(jì)主要包括片內(nèi)外AD采樣、坐標(biāo)變換、空間矢量PWM、PI調(diào)節(jié)器、串行通信等；FPGA的底層代碼設(shè)計(jì)主要包括接口設(shè)計(jì)、故障信號(hào)處理、脈沖信號(hào)PWM產(chǎn)生等。并對代碼進(jìn)行仿真驗(yàn)證,證明了軟硬件控制平臺(tái)的可靠性和可行性。最后,為了在風(fēng)電實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證所開發(fā)的控制平臺(tái),搭建了5MW直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組模型,并采用dp同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)模型,對發(fā)電機(jī)進(jìn)行解耦控制,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所采用的控制策略的有效性；并通過網(wǎng)側(cè)變流器的控制實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文提出的控制策略正確性以及控制平臺(tái)中硬、軟件設(shè)計(jì)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：電力變換 通用控制平臺(tái) DSP FPGA 風(fēng)電實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614;TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 電力變換控制技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 數(shù)字控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 發(fā)展趨勢16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第2章 典型電力變換器應(yīng)用及控制平臺(tái)設(shè)計(jì)分析18-26
• 2.1 典型電力變換器拓?fù)浼皩刂瀑Y源的需求18-23
• 2.1.1 風(fēng)力發(fā)電變流器18-19
• 2.1.2 光伏并網(wǎng)變流器19-20
• 2.1.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)變流器20
• 2.1.4 高壓變頻器20-22
• 2.1.5 柔性直流輸電換流器22-23
• 2.2 通用控制平臺(tái)設(shè)計(jì)分析23-25
• 2.2.1 硬件性能設(shè)計(jì)分析23-24
• 2.2.2 軟件功能設(shè)計(jì)分析24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 通用型電力變換控制平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)26-46
• 3.1 控制平臺(tái)的整體方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-29
• 3.2 主控板設(shè)計(jì)29-32
• 3.2.1 設(shè)計(jì)方案29-30
• 3.2.2 資源配置30-32
• 3.2.3 工作模式32
• 3.3 外圍電路設(shè)計(jì)32-45
• 3.3.1 電源插件板33-34
• 3.3.2 測量板34-36
• 3.3.3 模擬信號(hào)調(diào)理插件板36-38
• 3.3.4 數(shù)字信號(hào)輸入輸出電路38-41
• 3.3.5 保護(hù)插件板41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 通用電力變換控制平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)46-62
• 4.1 主控制器DSP的軟件設(shè)計(jì)46-56
• 4.1.1 主程序47
• 4.1.2 AD采樣子程序47-50
• 4.1.3 坐標(biāo)變換子程序50-51
• 4.1.4 SVPWM子程序51-54
• 4.1.5 PI調(diào)節(jié)器子程序54-56
• 4.1.6 串行通信子程序56
• 4.2 協(xié)處理器FPGA的軟件設(shè)計(jì)56-60
• 4.2.1 FPGA與DSP的接口設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.2 變流器故障信號(hào)處理57-59
• 4.2.3 PWM脈沖信號(hào)的生成59-60
• 4.3 本章小結(jié)60-62
• 第5章 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)側(cè)變流器控制實(shí)驗(yàn)62-75
• 5.1 直驅(qū)永磁風(fēng)電變流器控制技術(shù)62-66
• 5.1.1 網(wǎng)側(cè)變流器控制策略62-64
• 5.1.2 機(jī)側(cè)變流器控制策略64-66
• 5.2 直驅(qū)永磁風(fēng)電系統(tǒng)仿真66-68
• 5.2.1 PSCAD仿真模型的搭建66
• 5.2.2 仿真結(jié)果66-68
• 5.3 直驅(qū)永磁風(fēng)電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)驗(yàn)68-73
• 5.3.1 網(wǎng)側(cè)變流器主電路選型設(shè)計(jì)68-69
• 5.3.2 網(wǎng)側(cè)變流器逆變控制實(shí)驗(yàn)69-72
• 5.3.3 網(wǎng)側(cè)變流器整流控制實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果及參加的科研工作82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1031457