高速公路供电站风力及光伏发电逆变控制器的研究

【摘要】： 为一些风力资源丰富和日照时间长的偏远地区提供电能常常要铺设很长的送电线路,耗费了大量的资源。同时,处在这些地区的高速公路和铁路信息控制设备也需要通过输电线路来提供电能。所以迫切需要有一种设备能够提供低成本、稳定可靠的电能。 随着全球性的气候恶化和能源危机,可再生无污染的能源越来越受人推崇。随着电力电子技术和信息技术的发展,以前横亘在人们面前的技术难点被一一克服,风力发电中变速恒频技术,光伏发电中的材料技术,逆变器中的SPWM波形控制,等等在今年来取得了突破性的进展。本课题采用了风力发电和光伏发电结合为交通控制设备提供电能,这在风力资源丰富和日照时间长的偏远地区尤为重要。 本课题研究了逆变器的设计,采用了数字控制,增加了系统的可控性和稳定性。使用IGBT作为逆变器的开关器件,采用TI公司的TMS320F2407的DSP作为逆变器的控制用芯片。通过对风力发电和光伏发电的原理和结构将两种发电方式有机地结合起来,使其能够稳定连续地为交通控制设备提供电能。很好的达到了设计要求。 【关键词】：SPWM 风力发电 光伏发电 逆变器 IGBT DSP
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM464;TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 本课题提出的意义和目的9-10
• 1.2 国内外风力发电产业发展现状10-12
• 1.2.1 国外风电产业发展现状10
• 1.2.2 国内风电产业发展现状10-12
• 1.3 国内外风力发电技术发展现状及趋势12-14
• 1.3.1 风力发电技术发展现状12-13
• 1.3.2 电力电子技术13
• 1.3.3 变速恒频技术13-14
• 1.4 光伏发电技术14-15
• 1.4.1 我国光伏利用现状与发展趋势14-15
• 1.4.2 太阳能电池阵列15
• 1.5 蓄电池15
• 1.6 本课题的任务15-17
• 第二章 高速公路供电站风-光发电系统基本设计架构17-31
• 2.1 高速公路供电站风-光发电系统基本结构17-18
• 2.2 风力发电机的基本原理和控制策略18-21
• 2.2.1 最大风能追踪原理18-20
• 2.2.2 风力发电机的选择20-21
• 2.2.3 控制策略21
• 2.3 光伏电池的结构原理21-23
• 2.3.1 光伏电池的原理21-22
• 2.3.2 光伏电池阵列技术参数22-23
• 2.4 高速公路风-光发电机控制器23-27
• 2.4.1 主电路拓扑结构23-24
• 2.4.2 充电控制芯片SG3525 简介24-26
• 2.4.3 恒压、限流充电控制的实现26-27
• 2.5 逆变器控制方式27-31
• 2.5.1 SPWM 面积等效原理27-28
• 2.5.2 数字SPWM 实现方法28-31
• 第三章 高速公路供电站风-光发电系统逆变器设计31-47
• 3.1 逆变器方案设计31-32
• 3.1.1 单级逆变器31
• 3.1.2 内高频环逆变器31-32
• 3.2 逆变器主电路设计32-47
• 3.2.1 驱动部分设计32-34
• 3.2.2 整流逆变部分设计34-40
• 3.2.3 IGBT 保护电路设计40-42
• 3.2.4 变压器部分设计42-47
• 第四章 高速公路供电站逆变器控制部分设计47-62
• 4.1 高速公路供电站逆变控制部分的硬件架构47-53
• 4.1.1 主控芯片的选用47
• 4.1.2 控制系统总体设计47-48
• 4.1.3 电平转换电路48
• 4.1.4 时钟电路48-49
• 4.1.5 复位电路49-51
• 4.1.6 JTAG 仿真接口电路51
• 4.1.7 采样检测电路设计51-52
• 4.1.8 系统的抗干扰设计52-53
• 4.1.9 控制系统电路原理图53
• 4.2 基于DSP 的逆变电源软件设计53-61
• 4.2.1 TMS320F2407 软件开发环境简介53-54
• 4.2.2 控制系统的软件设计54-55
• 4.2.3 系统软件设计流程图55-61
• 4.3 软件抗干扰设计61-62
• 总结与展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表的相关论文）68

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