永磁直驱发电系统直流稳压变换器研究

论文摘要

永磁直驱变速恒频发电系统由于减少了变速装置,成本降低,可靠性得到提高。在风力发电及轴带发电等方面具有广阔的应用前景。系统一般由原动机、永磁发电机、电力电子变换装置组成。当原动机在较宽转速范围运行时直接驱动的永磁发电机将发出变频变幅值的交流电,经电力电子装置中的AC/DC和DC/AC变换输出恒频恒压交流电。本文针对永磁直驱变速恒频发电系统需求,研究开发一种大功率宽范围输入直流稳压变换器,与前级不控整流电路以及后级输入电压稳定逆变器构成交流恒频恒压输出变换装置。根据理论分析该变换器采用非隔离的升降压电路拓扑,通过对不同模式的切换控制,可以在减小功率器件的最大电流应力、最大电压应力条件下实现变速恒压输出的功能。当发电机工作于低转速区时,输入电压小,在额定负载功率下输入电流大。因此,该变换器在工作于升压模式时采用交错并联控制,通过减小每路电感电流达到减小装置体积,提高功率密度的要求。同时提高了纹波电流频率,降低幅值,抑制其对输出电压的影响。每个并联单元电流单独控制,避免了各并联单元不均流的状况的出现。基于TMS320LF2407芯片数字控制,研制了一台24kW直流稳压变换器样机,并进行了实验研究,实验结果表明本课题设计的该变换器达到了技术指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究对象和意义
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 课题研究内容
• 2 永磁直驱发电稳压变换器拓扑与原理分析
• 2.1 永磁直驱发电系统主电路
• 2.2 BUCK、BOOST 电路工作原理
• 2.3 新型降升压非隔离拓扑的分析
• 2.4 本章小结
• 3 基于DSP 的宽范围输入直流稳压变换器硬件设计
• 3.1 永磁发电机与不控整流部分分析
• 3.2 主电路器件参数选择与设计
• 3.3 驱动电路设计
• 3.4 缓冲电路设计
• 3.5 控制电路设计
• 3.6 损耗分析与散热设计
• 3.7 电磁兼容措施
• 3.8 本章小结
• 4 控制策略与软件设计
• 4.1 系统建模
• 4.2 多重交错控制
• 4.3 系统软件设计
• 4.4 本章小结
• 5 仿真与实验结果分析
• 5.1 系统仿真
• 5.2 样机实验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 附图