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无刷双馈风力发电机控制系统研究

2020-11-22阅读(332)

无刷双馈风力发电机控制系统研究

论文摘要

在过去的二十年中风力发电得到了飞速的发展。与之相应的是带来了风力发电技术的大发展。随着电力电子技术的进步以及制造技术的进步，无刷双馈电机作为一种新型的电机以其结构简单、坚固可靠、异同步通用，可在无刷情况下实现双馈、功率因数可调等的特点越来越受到关注，将其应用于变速恒频风力发电系统中，是当今研究的热点之一。本文正是在这样的背景之下，在深入了解当今无刷双馈及风力发电技术的基础上，对无刷双馈风力发电机控制系统进行了研究。 本文结合天津市科技攻关计划培育项目“无刷双馈风力发电机及电气控制装置”(051FGPGX05400)对无刷双馈风力发电机控制系统进行了较为系统的研究。首先对无刷双馈电机的基本理论进行了研究，并据此建立了无刷双馈电机的数学模型。通过对无刷双馈电机定子磁场定向的矢量控制策略的研究，建立了无刷双馈风力发电机控制系统的MATLAB／SIMULINK仿真模型，进行了仿真研究。并且对适用于无刷双馈电机的双PWM变频器的控制方法进行了研究。采用嵌入式工业控制计算机PC104和数字信号处理器TMS320LF2407A构筑了全数字化的控制系统方案，对风力发电系统中关键控制单元进行了研究。并组建了原理性的实验系统，进行了系统的实验研究，为下一步构筑实用化的系统打下了基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • §1-1 国内外风力发电发展现状
  • §1-2 风力发电技术的国内外研究现状
  • §1-3 无刷双馈电机的国内外研究现状
  • §1-4 本文的主要内容
  • 第二章 无刷双馈电机的基本理论
  • §2-1 无刷双馈电机的基本结构
  • 2-1-1 无刷双馈电机的演变过程
  • 2-1-2 无刷双馈电机定子结构和绕组连接形式
  • §2-2 无刷双馈电机的基本运行原理
  • 2-2-1 无刷双馈电机的异步运行原理
  • 2-2-2 无刷双馈电机的同步运行原理
  • 2-2-3 无刷双馈电机变速恒频发电原理
  • §2-3 无刷双馈电机各种工作状况下的能量关系
  • 2-3-1 无刷双馈电机的能量关系
  • 2-3-2 变速恒频无刷双馈发电机中不同运行状态下的功率流向
  • 第三章 无刷双馈电机的数学模型及控制策略
  • §3-1 基本坐标变换关系
  • 3-1-1 三相-两相变换（3s/2s变换）
  • 3-1-2 两相-两相旋转变换（2s/2r变换）
  • 3-1-3 三相静止坐标系到任意两相旋转坐标系的变换（3s/2r变换）
  • §3-2 无刷双馈电机的数学模型
  • 3-2-1 坐标轴系的选取和转子间电量的关系
  • 3-2-2 无刷双馈电机的数学模型
  • §3-3 无刷双馈电机的控制策略
  • 3-3-1 无刷双馈电机定子同步速坐标系数学模型
  • 3-3-2 无刷双馈电机的矢量控制策略研究
  • §3-4 无刷双馈电机控制用双PWM变频器基本原理
  • 第四章 无刷双馈变速恒频风力发电系统数字仿真
  • §4-1 仿真工具简介
  • §4-2 风力发电相关的基本理论及数学模型
  • 4-2-1 风速的数学描述
  • 4-2-2 风力机的数学描述
  • 4-2-3 级联式无刷双馈电机仿真模型的建立
  • 4-2-4 风力机的最大风能捕获运行原理
  • §4-3 无刷双馈变速恒频风力发电系统数字仿真
  • 第五章 无刷双馈变速恒频风力发电机控制系统工程实现
  • §5-1 概述
  • §5-2 无刷双馈风力发电机控制系统硬件设计
  • 5-2-1 主控微机系统
  • 5-2-2 控制绕组侧及网侧控制单元硬件设计
  • 5-2-2-1 TMS320LF2407A特点
  • 5-2-2-2 控制绕组侧及网侧控制单元硬件构成
  • 5-2-2-3 转速及转子位置角的测量
  • 5-2-2-4 模拟量信号调理电路
  • 5-2-2-5 频率测量电路
  • 5-2-2-6 保护电路设计
  • 5-2-3 其它控制单元设计
  • 5-2-3-1 桨距控制系统设计
  • 5-2-3-2 偏航控制系统设计
  • §5-3 无刷双馈风力发电机控制系统软件设计
  • 5-3-1 主控微机软件设计
  • 5-3-2 控制绕组侧及网侧控制单元软件设计
  • 5-3-2-1 空间电压矢量SVPWM技术的基本原理
  • 5-3-2-2 电压空间矢量SVPWM技术的DSP实现方法
  • 5-3-2-3 控制绕组侧及网侧控制单元程序设计
  • 5-3-3 采集数据的处理及相关电量计算
  • §5-4 无刷双馈风力发电机实验研究
  • 5-4-1 无刷双馈电机样机试制
  • 5-4-2 实验系统构成
  • 5-4-3 无刷双馈风力发电机运行实验
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间所取得的相关科研成果

    • 相关论文文献

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