本文關(guān)鍵詞：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的設(shè)計

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【摘要】：風(fēng)能作為清潔能源,近年來得到了廣泛利用。隨著風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)容量滲透率的不斷增大,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行特性對電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的影響逐漸凸顯。目前,對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略以及運行特性的研究多采用純數(shù)字仿真軟件,不能真實模擬風(fēng)電變流器控制器的運行特性,不便于新控制算法的驗證。有鑒于此,本文利用RT_LAB實時仿真器和數(shù)字控制器,設(shè)計一套永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電硬件在環(huán)(Hardware in Loop, HIL)仿真系統(tǒng)。論文首先根據(jù)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的功能需求,制定出HIL仿真系統(tǒng)的軟硬件總體設(shè)計方案,并對硬件的主控芯片選型做了闡述。其次,詳細(xì)分析了風(fēng)速、風(fēng)力機,以及永磁同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型,為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究改進(jìn)提供了依據(jù)。再次,根據(jù)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點,設(shè)計了機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略。機側(cè)變流器采用爬山搜索法實現(xiàn)最大功率跟蹤,采用基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的零d軸電流矢量控制策略實現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制；網(wǎng)側(cè)變流器采用基于電網(wǎng)電壓定向的雙閉環(huán)控制策略以實現(xiàn)并網(wǎng)。另外,針對電網(wǎng)三相對稱零電壓跌落故障的特點,采用直流側(cè)卸荷電阻來平衡電容兩側(cè)的不平衡能量以實現(xiàn)低電壓穿越。然后,根據(jù)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的功能要求,對仿真平臺的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計。硬件方面設(shè)計了變流器的控制器硬件電路。軟件方面搭建了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主功率電路實時仿真模型,設(shè)計了變流器控制程序,包括主程序、中斷子程序、雙閉環(huán)控制算法程序、鎖相環(huán)程序、SVPWM調(diào)制程序等。最后,搭建了測試平臺,對平臺中軟件、硬件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和測試。測試表明,本文搭建的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實時仿真平臺能夠穩(wěn)定運行,能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行快速驗證,達(dá)到預(yù)期設(shè)計目的。
【關(guān)鍵詞】：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 低電壓穿越 TMS320F2812 硬件在環(huán) RT_LAB
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究背景11-12
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述12-14
• 1.3 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及意義14-16
• 1.3.1 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的研究意義16
• 1.4 論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計18-26
• 2.1 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計18-19
• 2.1.1 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的功能要求18
• 2.1.2 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)的總體架構(gòu)18-19
• 2.2 OP5000型實時仿真器介紹19-20
• 2.3 變流器控制器的硬件總體設(shè)計20-21
• 2.4 變流器控制器的軟件總體設(shè)計21-22
• 2.5 變流器控制器主控芯片選型22-25
• 2.6 小結(jié)25-26
• 第3章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型26-33
• 3.1 風(fēng)力機數(shù)學(xué)模型26-29
• 3.1.1 風(fēng)速模型26-27
• 3.1.2 風(fēng)力機特性及數(shù)學(xué)模型27-29
• 3.2 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型29-32
• 3.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型29-31
• 3.2.2 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.3 小結(jié)32-33
• 第4章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究33-56
• 4.1 機側(cè)變換器的控制策略33-36
• 4.1.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制方法33-34
• 4.1.2 機側(cè)變換器的控制方法34-36
• 4.2 網(wǎng)側(cè)變換器的控制策略36-41
• 4.2.1 網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型37-38
• 4.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的控制方法38-41
• 4.3 電壓型變換器空間矢量脈寬調(diào)制控制技術(shù)41-47
• 4.3.1 電壓型變換器的控制原理41-44
• 4.3.2 參考矢量所在扇區(qū)的判斷44-45
• 4.3.3 扇區(qū)內(nèi)相鄰兩矢量作用時間的分配45
• 4.3.4 空間電壓矢量切換點的確定45-47
• 4.4 鎖相環(huán)控制方法47-48
• 4.5 無電壓跌落故障下仿真實驗波形48-52
• 4.6 電壓跌落故障下仿真實驗波形52-54
• 4.7 小結(jié)54-56
• 第5章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)軟硬件設(shè)計56-70
• 5.1 變流器控制器硬件設(shè)計56-60
• 5.1.1 接口電路56-57
• 5.1.2 電源轉(zhuǎn)換電路57-58
• 5.1.3 交流電流采樣電路的設(shè)計58
• 5.1.4 交流電壓采樣電路的設(shè)計58-59
• 5.1.5 過流過壓復(fù)位電路的設(shè)計59
• 5.1.6 電流保護電路的設(shè)計59-60
• 5.1.7 PWM輸出電路的設(shè)計60
• 5.2 軟件設(shè)計60-69
• 5.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹60-62
• 5.2.2 系統(tǒng)分布式仿真模型的構(gòu)建62-65
• 5.2.3 控制器軟件設(shè)計65-69
• 5.3 小結(jié)69-70
• 第6章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電HIL仿真系統(tǒng)仿真分析70-75
• 6.1 仿真方法及仿真參數(shù)設(shè)置70
• 6.2 并網(wǎng)實驗及分析70-71
• 6.3 零電壓穿越實驗及分析71-74
• 6.4 小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)83-84
• 附錄B (硬件系統(tǒng)實物圖)84-85
• 附錄C (部分源程序)85-89

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本文編號：630299