直驱式风电机组变流控制系统的设计与研究

【摘要】： 随着世界能源问题的日益突出,风力发电技术越来越受到人们的重视,也同时成为各国学者的研究热点,“直驱式风电机组变流系统的设计与研究”是863计划与湘潭电机厂合作的项目,本文主要对风力发电机组变流器的控制进行了分析和研究开发。 论文首先分析了风力发电变流技术研究意义和必要性,介绍了国内外风力发电技术的研究现状,当今主要以双馈和直驱两种风力发电为研究方向。然后设计了直驱式风电机组变流控制系统的主电路整体结构,随后详细分析了该拓扑结构的控制策略和工作原理,在比较了当前适合直驱式风力发电机组的各种变流电路的基础上,引出本文重点研究的瞬时值控制策略的概念和具体实现方法,即电机侧变流器采用间接磁场定向矢量控制完成对电机转速的调节,并网逆变器采用同步PI控制实现直流电压恒定和网侧单位功率因数的控制目的。在对其各部分电路工作原理进行了详细分析的基础上,根据控制原理建立了PWM整流器和PWM逆变器的数学模型,给出了MATLAB/Simulink下的仿真结果,结果验证了控制方法的可行性。 最后,在仿真基础上对直驱式风力发电变流系统进行了硬件和软件设计,论文详细介绍了变流系统主电路的控制系统的硬件设计,即CPU控制板的设计、IGBT驱动板的设计、电流电压采样板的设计。并给出了每个部分的相关参数、具体的应用电路图和DSP控制软件流程图。最后结果验证了理论分析,表明本文的控制策略和硬件设计具有较好的稳态与动态工作性能,适用于大功率风力发电的场合。 【关键词】：风力发电 变速恒频 变流器 DSP
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9
• 1.2 发展风电产业的意义和必要性9-11
• 1.3 国内外风力发电技术发展现状和趋势11-13
• 1.3.1 国外风力发电现状和趋势11-12
• 1.3.2 国内风力发电现状和趋势12-13
• 1.4 风力发电技术的概述13-18
• 1.5 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 直驱式风电变流系统的基本理论和控制策略19-38
• 2.1 直驱式风力发电系统的基本结构19-21
• 2.2 直驱式风力发电的工作原理21-24
• 2.3 直驱式风电变流系统的数学模型24-29
• 2.3.1 PWM 变流器的基本原理24-25
• 2.3.2 PWM 整流器的数学模型25-27
• 2.3.3 PWM 逆变器的数学模型27-29
• 2.4 直驱式风电变流系统的控制策略29-32
• 2.4.1 直接功率控制算法30
• 2.4.2 机侧变流器控制原理30-31
• 2.4.3 网侧变流器控制原理31-32
• 2.5 直驱式风电机组变流控制系统的仿真研究和设计32-37
• 2.5.1 机侧变流器仿真分析32-36
• 2.5.2 网侧变流器仿真分析36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 直驱式风电机组变流控制系统的硬件设计38-59
• 3.1 直驱式风电机组变流控制系统的整体设计目标38-44
• 3.1.1 2 兆瓦直驱式风电机组变流控制系统的技术参数38-39
• 3.1.2 变流系统主电路设计39-44
• 3.2 直驱式风电变流系统控制板电路设计44-53
• 3.2.1 变流控制系统的结构设计44
• 3.2.2 控制芯片44-47
• 3.2.3 通信接口电路47-49
• 3.2.4 信号调理电路49-50
• 3.2.5 继电器输出电路50-51
• 3.2.6 过流保护51-52
• 3.2.7 电源电路52-53
• 3.3 直驱式风电变流系统的IGBT 驱动板电路设计53-57
• 3.3.1 IGBT 的和对应的驱动模块选型53-57
• 3.4 直驱式风电变流系统的电压电流采样电路板电路设计57-58
• 3.4.1 电压采样电路57
• 3.4.2 电流采样电路57-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第4章 系统软件设计及实验结果59-69
• 4.1 系统软件设计59-65
• 4.1.1 主服务程序60
• 4.1.2 中断处理60-63
• 4.1.3 EEPROM 功能设置参数读取63
• 4.1.4 AD 的零飘校正63
• 4.1.5 485 串行通讯63-65
• 4.2 试验结果及分析65-68
• 4.2.1 试验波形66-68
• 4.2.2 结果分析68
• 4.3 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附录 A (攻读学位期间发表的学术论文）75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

风力发电机组的软并网与功率控制集成    谢萍

储能型永磁直驱风力发电系统并网运行控制研究    王文亮

直驱式风力发电试验平台设计    李灿

直驱式风力发电机机侧变流器的控制研究    王开福

风光互补路灯控制系统的研究    王云

直驱式永磁同步风力发电机的控制策略研究    胡卡

直驱型永磁同步风电系统低电压穿越技术研究    杨玉新

一种无测速定子磁链观测器的研究    陈甫

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究    赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江

交流励磁发电机运行及控制原理    廖勇,杨顺昌

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析    马洪飞,徐殿国,苗立杰

变速恒频双馈发电机励磁控制策略综述    李辉,杨顺昌,廖勇,何蓓

实现电流零纹波的耦合电感计算    刘彦民;丁雪征;朱艳萍;邬伟扬;

基于DSP的高性能矢量控制系统    张维娜,孙强

我国风力发电产业发展的现状、问题与对策    邓小凌,冯志文

三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计    史伟伟,蒋全,胡敏强,唐国庆,蒋平

变速恒频风力发电机组的无功功率极限    申洪,王伟胜,戴慧珠

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

变速恒频双馈风力发电模拟平台的研究    谢震

基于DSP控制器的SVPWM交流调速控制系统设计    徐华军;

基于JPEG2000标准的视频监控系统的设计    王明艳;张海峰;

基于DSP的掌纹识别门禁系统设计与实现    蒲东兵;马志强;庞长明;孙英娟;于哲舟;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

MATLAB软件包在数字滤波器设计中的应用    蔡文海

基于双DSP的光电稳定平台控制系统硬件设计    王琳;周起勃;

基于TMS320C6713的电子束曝光机图形发生器的硬件设计    郭颖,方光荣

DFT与FFT在实际应用时的性能比较    邱宽民,赵胜凯

浮点DSP实现自适应滤波的研究    迟男,刘杰

一种基于CAN总线的铁路信号灯自动安全监测系统研究    刘浚锋,魏学业

基于叶素理论MW级水平轴风力发电机系统建模研究    高明;吴志强;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

基于闭环增益成形的风力发电转速鲁棒控制    赵林坤;樊绍胜;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

基于DSP的无刷直流电机调速系统    王鹤鸣;

基于DSP的AGV新型运动控制器的设计和应用    曹智荀;

基于DSP的ECT数据采集系统设计    张辉;戴敬;

基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究    陆晔;滕蓓;祁恩荣;

神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究    汪木兰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

江苏省沿海潮间带风电产业综合评价研究    严晓建

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

永磁式直驱风电机组控制技术研究    刘颖明

基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究    凌刚

基于DSP的图像跟踪系统及跟踪算法的研究    徐艳

吉林省洮南风电场选址及长远发展分析    陈海清

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

基于RS485总线的污水处理自动监控系统的研究    房传礼

基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计    史文韬

光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现    张立华

公安IP视频会议系统终端的设计与实现    侯春玲

图像声纳发射与控制模块的设计与实现    程鹏

捷联系统中加速度计信息处理技术研究    高宇

全球能源危机条件下的中国经济可持续发展研究    郑美华;黄邦根;

直驱式变速恒频风力发电系统低电压穿越研究    张宪平;

直驱永磁风力发电机的控制策略研究    方蒽;宋金梅;

基于双PWM控制永磁直驱风电变流器的研究    周维来;裴景斌;徐殿国;

基于MATLAB单相变压器的仿真建模及特性分析    李晓庆,陈尔奎,纪志成

基于DSP的三相软件锁相环设计    琚兴宝,徐至新,邹建龙,陈方亮

我国新能源产业及其发展对策初探    谌权章;

超导储能改善并网风电场稳定性的研究    吴俊玲,吴畏,周双喜

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统    吴春华;陈国呈;孙承波;

一种高性能的单相逆变器多环控制方案    熊健;周亮;张凯;史鹏飞;

变速恒频风力发电系统运行与控制研究    刘其辉

双馈型风力发电变流器及其控制    杨淑英

直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究    陈瑶

基于Z源变换风光互补路灯控制系统研究    李文燕

直驱永磁同步风力发电系统低电压穿越特性分析    刘胜文

永磁直驱型风电系统低电压穿越技术研究    靖言

电励磁双凸极风力发电机系统最大风能跟踪控制的研究    左广杰

直驱型风力发电机组网侧变流器低电压穿越及电压不平衡运行仿真研究    陆振纲

变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制    陆城

兆瓦级永磁同步风力发电机的电磁场分析    何山

中国可再生能源立法研究    刘婷

兆瓦级风力发电机组变桨距系统研究    秦立学

风力发电系统中一种叶轮最优转速控制算法研究    邵长宏

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的研究    杨玉新;刘观起;杜宝星;游晓科;

钒电池的工作特性及其在微电网中的应用前景    解东光;杨巍巍;李鹏飞;高晓倩;闫从杰;

基于动态触发卸荷电阻的风电低电压过渡技术的仿真分析    要鑫达;杨玉新;刘观起;

含多微源的微网并网控制运行特性研究    万红淑;潘庭龙;

永磁直驱风力发电变流器的并联运行研究    李瑞

微电网综合控制策略的研究    牟晓春

直驱式风力发电机的建模与并网仿真分析    董桐宇

基于Quasi-Z源逆变器的光伏发电系统    李丰林

电子电力变压器的控制策略研究    凌晨

基于虚拟同步发电机的光伏并网发电控制研究    王思耕

电网友好型机组变桨距控制技术研究    敬章龙

微网双模式运行的控制策略研究    张纯

直驱永磁风力发电系统最大功率跟踪及并网运行鲁棒控制    苏博

基于储能保护的永磁直驱风电系统LVRT仿真研究    赵江锋

城市轨道交通再生制动能量利用技术研究    张秋瑞

基于MODBUS协议的串行通信的设计与实现    周光宇;高为民;贺卫红;

20kW变速恒频风力发电机的运行及其控制    许洪华,倪受元,常振炎,李平

永磁同步电动机调速系统的模糊PI智能控制新方法    纪志成,薛花,沈艳霞

模糊控制器在无速度传感器矢量控制变频调速系统中的应用    冯培悌

无刷双馈调速电机的绕组结构    杨顺昌

定子双馈磁阻电机的气隙磁场分析与设计特点    王凤翔，张凤阁

双馈发电机考虑主磁路饱和数学模型    廖勇，杨顺昌

交流励磁发电机运行及控制原理    廖勇,杨顺昌

变速交流励磁感应发电机的稳态分析    邱培基,汤宁平,叶文键,卓忠疆

动态同步轴系及其应用    杨顺昌,廖勇,漆小龙

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

开关磁阻发电机系统的研究    张慧

基于DSP的三相电压源型PWM整流器系统设计    张强

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究    杨晓萍;段先锋;钟彦儒;

兆瓦级直驱风力发电机组可靠性增长预测    孙永全;郭建英;陈洪科;丁喜波;崔晓萌;

电网故障下直驱式风电机组建模与控制仿真研究    蔺红;晁勤;

    

    

    

    

    

    

    

大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究    戴巨川

直驱式风电场动态等值建模研究    蔺红