基于DSP的风电机组SVPWM变流器研究

论文摘要

随着全球经济的发展,能源消耗急剧增长,伴随而来的环境污染问题也日益严重。人们只有采取可持续发展战略,开发可再生能源,才能有效解决能源危机和环境恶化这两大难题。风能作为一种取之不尽又清洁无污染的可再生能源,已经成为世界各国普遍重视的能源,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。本论文所研究的SVPWM变流器实质上是一种PWM整流器。SVPWM变流器最重要的特点是:在满足直流侧电压利用率的前提下,SVPWM变流器可以根据控制的需要输出任意模和幅角的电压矢量。本论文的SVPWM变流器用于解决风力发电机组的小风发电问题。本论文将研究两个SVPWM变流器,一个SVPWM变流器完成感应电机侧到直流侧的能量传输,另一个SVPWM变流器完成直流侧到网侧的电能传输。SVPWM变流器基于TI公司的TMS320F2812芯片。第一部分:简介风电的发展与本文的研究内容。第二部分:简介TI公司的DSP芯片TMS320F2812。第三部分:首先,该部分介绍了3～1变换原理,并通过MATLAB分析了3→1变换后矢量的轨迹。其次,该部分介绍了SVPWM原理与基于3～1变换的SVPWM原理。该部分将3～1变换原理和SVPWM联系起来,并通过实验对SVPWM波形做了分析。最后,进行了SVPWM变流器的感应电机的调速实验和感应电机的发电实验,并给出实验结果。第四部分:首先,从不同角度分析了电网电压的采样信号,然后本部分研究了基于3→1变换的网侧SVPWM变流器的并网实验,并给出实验结果。第五部分:电网电压和网侧电流中含有许多谐波成分,因此为电网采样信号设计滤波器是非常必要的。该部分介绍了4种数字信号滤波器的设计方案,并给出了仿真结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 课题的研究背景及综述
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题简介
• 2 TMS320F2812 DSP 简介
• 2.1 TMS320F2812 内核简述
• 2.2 TMS320F2812 CPU 的主要特性
• 2.3 TMS320F2812 的事件管理器（EV）
• 2.3.1 通用目的（GP）定时器
• 2.3.2 全比较单元
• 2.3.3 可编程死区发生器
• 2.3.4 PWM 波形的产生
• 2.3.5 PWM 波形的特点
• 2.3.6 捕捉单元
• 2.3.7 正交编码电路
• 2.3.8 外部启动转换的模/数转换器
• 2.3.9 功率驱动保护中断
• 2.3.10 EV 的中断
• 2.4 TMS320F2812 DSP 的ADC 模块
• 2.4.1 ADC 模块的主要特点
• 2.4.2 自动排序器的工作原理
• 2.4.3 连续自动序列转换模式
• 2.4.4 排序器的启动停止模式
• 2.4.5 输入触发源
• 3 电机侧到直流侧的能量传输
• 3.1 3～1 变换
• 3.2 3→1 变换合成矢量的轨迹
• 3.3 3→1 变换合成矢量模与幅角的观察
• 3.4 SVPWM 原理
• 3.5 基于3→1 变换的SVPWM 原理
• 3.6 分区时间计算及递推公式
• 3.7 PWM 整流器及SVPWM 变流器
• 3.7.1 PWM 整流器
• 3.7.2 SVPWM 变流器
• 3.8 基于DSP 的SVPWM 变流器实现
• 3.8.1 软件法
• 3.8.2 硬件法
• 3.8.3 SVPWM 波形的分析与验证
• 3.9 基于SVPWM 变流器的异步机恒压频比调速
• 3.9.1 异步电机恒压频比调速原理
• 3.9.2 SVPWM 变流器实现异步机恒压频比调速
• 3.9.3 实验结果
• 3.10 基于SVPWM 变流器的异步机发电实验
• 3.10.1 异步电机发电原理
• 3.10.2 实验原理
• 3.10.3 实验步骤
• 3.10.4 基于SVPWM 变流器异步机发电实验中断程序流程
• 3.10.5 实验结果
• 4 直流侧到网侧的能量传输
• 4.1 并网系统工作原理
• 4.1.1 电流、电压矢量的定义
• 4.1.2 控制系统
• 4.2 用CCS 图形工具观测电网电压采样信号
• 4.3 电网电压正向过零点捕捉
• 4.4 CCS 图形工具观测电网电压3→1 变换结果
• 4.5 CCS 图形工具观测电网电压1→3 变换结果
• 4.6 基于SVPWM 变流器的并网实验
• 5 数字滤波器
• 5.1 数字RC 滤波法
• 5.2 点频滤波法
• 5.3 窗函数法设计FIR 数字滤波器
• 5.3.1 加矩形窗的FIR 数字滤波器
• 5.3.2 加汉明窗的FIR 数字滤波器
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 硕士在读期间发表论文
• 致谢