变速恒频风力发电机功率控制及实验平台开发

论文摘要

在化石能源日益消耗并造成环境严重恶化的今天,作为可再生能源的风能成为各国竞相研究与开发的热点领域。我国的风能资源丰富,可利用的潜能很大。本文首先介绍了DFIG的基本原理,给出了DFIG的稳态等效电路；然后,研究了DFIG的参考功率的计算方法,得到了DFIG参考有功功率和参考无功功率的计算模型。利用矢量控制模型与DFIG模型一起构成双闭环控制系统。在仿真实验中,利用Matlab软件建立基于分析DFIG运行优化理论的参考有效功率和参考无功功率仿真模型。硬件设计部分构建了以TI公司DSP芯片TMS320F2812为控制核心的变速恒频双馈风力发电实验系统。文中介绍了实验系统的部分硬件电路的设计，分析了实验中干扰信号的来源、途径，并提出了相应的有效的抗干扰措施。在整个实验研究中，通过仿真与硬件结合，完成了风力机的最优功率控制实验，丰富详实的实验结果本文理论研究的正确性及实验系统的稳定性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外风力发电发展现状
• 1.1.1 风能与风力发电
• 1.1.2 国际风力发电发展概况
• 1.1.3 国内风力发电发展概况
• 1.2 风力发电技术的概述
• 1.2.1 风力发电的基本原理
• 1.2.2 变速恒频风力发电技术
• 1.3 论文的研究内容
• 第二章 变速恒频风力发电机功率控制的基本原理
• 2.1 风力机功率控制基本分类
• 2.1.1 定桨距失速控制
• 2.1.2 变浆距控制
• 2.2 双馈感应发电机的数学模型
• 2.2.1 双馈感应发电机在三相静止坐标系的数学模型
• 2.2.2 双馈感应发电机在两相同步旋转坐标系的数学模型
• 2.3 双馈型异步发电机的功率特性及最优功率控制
• 2.3.1 DFIG的功率关系
• 2.3.2 DFIG参考有功功率的优化计算
• 2.3.3 DFIG参考无功功率的优化计算
• 2.3.4 变速恒频风力发电机最优功率控制
• 2.4 双馈式变速恒频风力发电机的低电压穿越运行
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 传动链对双馈电机LVRT的影响
• 2.4.3 Crowbar保护电路
• 第三章 变速恒频风力发电机功率控制的建模与仿真
• 3.1 变速恒频风力发电系统的建模
• 3.2 变速恒频风力发电系统的运行仿真分析
• 3.2.1 风力发电机功率解耦及最大风能追踪运行仿真
• 32.2 风力发电机低电压穿越运行仿真
• 第四章 实验平台的硬件设计与实现
• 4.1 实验平台的整体结构
• 4.2 实验平台的主同路设计
• 4.2.1 主回路直流侧电路
• 4.2.2 主回路整流逆变电路
• 4.3 实验平台发电机控制系统设计
• 4.3.1 DSP最小系统设计
• 4.3.2 控制电源电路
• 4.3.3 电压电流信号采样调理电路
• 4.3.4 IPM驱动及保护电路
• 4.4 实验平台的抗干扰措施
• 4.4.1 实验平台主回路的抗干扰措施
• 4.4.2 PCB板的抗干扰措施
• 4.4.3 软件抗干扰措施
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文