基于DSP的变速恒频风力发电机控制器的研究与设计

论文摘要

随着世界上可再生能源的日益发展,各种可再生能源技术的研究也越来越受到重视。风能己经成为受世界各国普遍关注的能源,所以风力发电技术的研究和应用在这几年中突飞猛进。本文主要研究基于DSP的变速恒频风力发电机网侧变换器,选用了三相电压源型PWM整流器拓扑结构,内容主要包括:介绍了PWM整流器四象限运行的工作原理,建立了PWM整流器在不同坐标系下的数学模型以及使用电压电流双闭环控制策略的控制系统设计。设计了完整的网侧变换器硬件电路,同时对关键模块的软件编写方法进行了介绍。最后运用Simulink中的PSB模块对设计的网侧变换器进行了仿真,针对网侧变换器的整流与逆变工作状态分别加以分析。提供的仿真结果证明了所建模型和理论分析的正确性和可行性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 风力发电方式的分类
• 1.3 PWM 整流器在变速恒频风力发电中的应用
• 1.3.1 PWM 整流器概述
• 1.3.2 PWM 整流器作为网侧变换器
• 1.4 论文的研究意义和完成的工作
• 第二章 PWM 整流器的原理，数学模型和控制系统设计
• 2.1 PWM 整流器的工作原理
• 2.2 PWM 整流器的数学模型
• 2.2.1 PWM 整流器在三相静止坐标系下的数学模型
• 2.2.2 两种坐标变换关系
• 2.2.3 PWM 整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型
• 2.3 网侧 PWM 整流器的控制策略
• 2.4 网侧变换器控制系统的设计
• 2.4.1 网侧变换器的电压电流双闭环控制系统设计
• 2.4.2 电流内环调节器设计
• 2.4.3 电压外环调节器设计
• 第三章 网侧变换器的硬件设计
• 3.1 VSR 交流侧电感的选取
• 3.2 VSR 直流侧电容选取
• 3.3 主控芯片 DSP 的选型
• 3.3.1 数字信号处理器概述
• 3.3.2 TMS320F2812 简介
• 3.4 外围电路的设计
• 3.4.1 电流检测电路的设计
• 3.4.2 电压检测电路的设计
• 3.4.3 同步电路的设计
• 3.5 功率开关元件的选取
• 3.5.1 智能功率模块的驱动电路设计
• 3.5.2 智能功率模块的驱动电源设计
• 3.5.3 系统的保护电路设计
• 第四章 PWM 整流器的软件实现
• 4.1 网侧变换器的软件整体设计
• 4.2 SVPWM 的软件实现
• 4.2.1 电压空间矢量 PWM 的基本原理
• 4.2.2 SVPWM 波形的DSP 产生
• 4.3 数字 PI 调节器的软件实现
• 4.4 软件设计中IQ 定标问题
• 第五章 变速恒频风力发电系统网侧变换器的仿真研究
• 5.1 网侧变换器工作在整流状态
• 5.2 网侧变换器工作在逆变状态
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况