本文關(guān)鍵詞：離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：微水電是一種清潔的可再生能源,通過利用電力負(fù)荷附近的微水資源發(fā)電,離網(wǎng)運(yùn)行、直供用戶,既為用戶,尤其是遠(yuǎn)離電網(wǎng)的人們提供了電力、促進(jìn)了農(nóng)村農(nóng)業(yè)的發(fā)展和減少了災(zāi)害損失,同時(shí)又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。發(fā)展微水電,是“十三五規(guī)劃”和“能源發(fā)展規(guī)劃”中重點(diǎn)發(fā)展的方向之一,是解決農(nóng)村環(huán)境與資源矛盾的重要途徑。然而,微水電離網(wǎng)運(yùn)行與直供用戶的特點(diǎn)導(dǎo)致其受負(fù)載與水源變化的影響較大,其穩(wěn)定性和電能質(zhì)量較差。由于交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(AC Excited Generator,ACEG)采用轉(zhuǎn)子勵(lì)磁控制技術(shù),能較好的調(diào)節(jié)電壓及頻率,在負(fù)載變化及變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯,因此本文采用ACEG,針對離網(wǎng)微水電電能質(zhì)量與穩(wěn)定性較差等問題,對離網(wǎng)微水電ACEG勵(lì)磁控制進(jìn)行研究,并提出離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制策略和控制方案。本文首先論述了微水發(fā)電系統(tǒng)中水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁等環(huán)節(jié)國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢,并針對微水輪機(jī)在低水頭、小水量中微水利用率低的問題,基于能量守恒,提出了變?nèi)莘e偏距式微水輪機(jī)模型,并介紹了該微水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理,并針對離網(wǎng)微水電常規(guī)發(fā)電機(jī)中調(diào)壓困難或調(diào)壓率低等問題,采用交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和雙PWM勵(lì)磁變換器,通過坐標(biāo)變換,對其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。建立了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的等效電路,并分析了不同發(fā)電模式下的功率傳輸特性�；陔pPWM變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),針對負(fù)載突變而引起離網(wǎng)微水電輸出電壓和頻率不穩(wěn)定等問題,提出了平衡負(fù)載下的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(RSC)和定子側(cè)變換器(SSC)的矢量控制策略及其控制方案。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性與有效性。針對常規(guī)矢量控制技術(shù)采用編碼器等速度傳感器給離網(wǎng)微水電勵(lì)磁控制系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)成本和電能質(zhì)量等問題,基于滯環(huán)電流控制和直接電壓控制技術(shù),提出了一種通過正交函數(shù)檢測電壓有效值來控制轉(zhuǎn)子電流,實(shí)現(xiàn)控制定子輸出電壓的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(RSC)勵(lì)磁控制策略和利用中間直流電壓作外環(huán)、負(fù)載電流作內(nèi)環(huán)的定子側(cè)變換器(SSC)的控制策略,并給出了控制方案,以抑制負(fù)載突變和轉(zhuǎn)速變化造成的擾動(dòng)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出的控制策略的可行性與有效性。針對離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),采用了DSP-TMSF2812作為控制器,通過雙PWM勵(lì)磁變換器,設(shè)計(jì)了離網(wǎng)微水電ACEG勵(lì)磁控制系統(tǒng)的硬件,并給出了RSC和SSC控制實(shí)現(xiàn)的具體流程。
【關(guān)鍵詞】：離網(wǎng)微水電 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī) 雙PWM變換器 矢量控制 滯環(huán)電流控制 有效值檢測
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV734
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外微水電開發(fā)概況與趨勢10-14
• 1.2.1 國外微水電的發(fā)展概況與趨勢10-12
• 1.2.2 國內(nèi)微水電的發(fā)展概況與趨勢12-14
• 1.3 離網(wǎng)微水電勵(lì)磁系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及趨勢14-15
• 1.4 離網(wǎng)交流勵(lì)磁控制系統(tǒng)及其策略的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 2 離網(wǎng)型微水電交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型19-33
• 2.1 離網(wǎng)型微水電交流勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理19-21
• 2.2 微水輪機(jī)21-23
• 2.2.1 微水輪機(jī)的特性21-22
• 2.2.2 微水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理22-23
• 2.3 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.3.1 ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.3.2 αβ坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3.3 dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型27
• 2.4 雙PWM變流器的工作原理及數(shù)學(xué)模型27-31
• 2.4.1 PWM變流器在ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.4.2 PWM變流器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 3 離網(wǎng)型微水電交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制策略33-47
• 3.1 交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)等效電路33-34
• 3.2 雙PWM變換器勵(lì)磁控制策略分析34-39
• 3.2.1 RSC控制策略35-37
• 3.2.2 SSC控制策略37-39
• 3.3 仿真模型39-41
• 3.4 仿真結(jié)果與分析41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 4 無速度傳感器的離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制策略研究47-61
• 4.1 離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的無速度傳感器控制47-48
• 4.2 離網(wǎng)微水電ACEG無速度傳感器控制策略研究48-52
• 4.2.1 RSC控制策略48-51
• 4.2.2 SSC控制策略51-52
• 4.3 仿真結(jié)果分析52-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 5 離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)61-77
• 5.1 離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)61
• 5.2 離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制電路的硬件實(shí)現(xiàn)61-71
• 5.2.1 TMS320F2812數(shù)字信號處理器62-63
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)63-64
• 5.2.3 定子交流側(cè)濾波電感的設(shè)計(jì)64-66
• 5.2.4 中間直流電壓的選擇66-67
• 5.2.5 直流母線電容的設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.6 采樣電路的設(shè)計(jì)68-71
• 5.3 離網(wǎng)微水電交流勵(lì)磁控制的軟件實(shí)現(xiàn)71-76
• 5.3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器控制程序75-76
• 5.3.2 定子側(cè)PWM變流器控制程序76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 6 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 致謝79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果85

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