直驱式风力发电系统逆变器控制策略研究

论文摘要

世界性能源危机日趋严重以及人类环境保护意识的不断增强,开发新的可再生能源迫在眉睫。风能是一种用之不竭、清洁的可再生能源,在有待开发的可再生能源中具有很大的发展潜力。很多国家已充分认识到风电在缓解环境污染、调整能源结构等方面的重要性,对风电的开发给予了高度重视。变速恒频技术提高了风力发电机组的风能利用效率,随着交流调速技术的日趋成熟,直驱式风电系统通过将风力机与发电机转子直接耦合,机组性能得到改善。直驱式永磁风力发电系统取消了齿轮箱传动轴,机组水平方向长度大大缩短,提高了机组稳定性。直驱式永磁风力发电系统不需要电励磁装置,不仅提高了发电效率,而且具有重量轻、可靠性好等优点。本文首先介绍了风力发电产业和风力发电技术的国内外发展现状以及目前风力发电系统的分类,分析了永磁直驱风力发电系统的基本原理。其次,介绍了风力发电系统中交-直-交变换电路的拓扑结构,研究了应用于两电平逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation）方法,在此基础上进行了两电平逆变器对永磁同步电机控制的研究。再次,深入研究了应用于三电平逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation）方法,在此基础上进行了三电平逆变器对永磁同步电机控制的研究。最后,在仿真的基础上,设计了基于DSP2812的永磁同步电机的控制程序,并给出了部分程序流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 风力发电产业的国内外发展现状
• 1.2 风力发电系统的分类
• 1.3 永磁直驱风力发电系统分析
• 1.3.1 永磁同步发电机的数学模型
• 1.3.2 永磁直驱风力发电的基本运行原理
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 风力发电系统中交-直-交变换电路的拓扑结构分析
• 2.1 不可控整流器后接直流侧电压变化的PWM电压源型逆变器型拓扑结构
• 2.2 不可控整流器后接直流侧电压稳定的PWM电压源型逆变器型拓扑结构
• 2.3 PWM整流器后接电压源型PWM逆变器型拓扑结构
• 2.4 不可控整流器后接电流源型逆变器型拓扑结构
• 2.5 二极管箝位型拓扑结构
• 2.6 飞跨电容型拓扑结构
• 2.7 本章小结
• 第三章 两电平PWM逆变器分析与研究
• 3.1 两电平PWM逆变器工作原理
• 3.1.1 两电平PWM逆变器的SVPWM控制算法
• 3.1.2 基于两电平SVPWM的PMSM控制策略
• 3.2 两电平SVPWM的算法仿真
• 3.3 基于两电平SVPWM逆变器的PMSM控制策略仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 三电平PWM逆变器的分析与研究
• 4.1 二极管箝位式三电平PWM逆变器工作原理
• 4.2 三电平PWM逆变器传统SVPWM控制
• 4.2.1 区域判断
• 4.2.2 时间计算
• 4.2.3 时间状态分配
• 4.2.4 基于三电平逆变器的PMSM控制策略
• 4.3 三电平SVPWM传统算法仿真
• 4.4 基于三电平逆变器的PMSM控制策略仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于DSP的逆变器控制系统的软件设计
• 5.1 核心控制芯片
• 5.2 系统的软件设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢