开关磁阻电机风力发电系统的控制方案研究

论文摘要

进入21世纪,风力发电和风力发电技术已经成为各国学者竞相研究的对象。本文主要围绕开关磁阻发电机(SRG)在风力发电领域中的应用,展开了较为全面的理论推导、仿真分析和实践验证。首先,全面总结和分析了当前风力发电相关技术的发展现状和前景,提出了开关磁阻电机适合于风力发电的几大优势,进一步明确了开发开关磁阻风力发电系统的意义。其次,从全新角度对开关磁阻发电机的运行和控制策略进行了阐述。除了讨论了开关磁阻风力发电机的几种传统控制方案外,还提出了将模糊控制和直接瞬时转矩控制结合起来的一种新控制方案。再次,利用MATLAB软件建立了开关磁阻发电机的非线性仿真模型,并分别结合PID控制器、公式型模糊控制器进行了发电系统的仿真实验,将这两种控制方式下的仿真结果进行比较,证明了采用模糊控制器的仿真波形更加平稳和迅速。最后,以DSP控制技术基础,开发设计了三相6/4极电机的控制软件及控制电路版,且进行了实验研究,实验结果进一步验证了仿真模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 风力发电技术的现状及趋势
• 1.1.1 风力发电技术的现状
• 1.1.2 风力发电技术发展趋势
• 1.2 开关磁阻电机研究现状
• 1.3 开关磁阻发电机特点及研究内容
• 1.3.1 开关磁阻发电机特点
• 1.3.2 本文主要的研究内容
• 2 开关磁阻发电机的基本理论
• 2.1 开关磁阻发电机系统的基本原理
• 2.1.1 开关磁阻发电机的结构及基本原理
• 2.1.2 开关磁阻风力发电系统结构
• 2.2 SRG 的励磁模式和功率变换器拓扑结构
• 2.2.1 开关磁阻发电机励磁模式
• 2.2.2 功率变换器拓扑结构
• 2.3 开关磁阻发电机的控制方式
• 2.3.1 角度位置控制
• 2.3.2 电流斩波控制
• 2.3.3 脉宽调制控制
• 2.3.4 直接瞬时转矩闭环控制
• 3 开关磁阻发电机的数学模型及仿真
• 3.1 开关磁阻发电机的非线性数学模型与仿真
• 3.1.1 开关磁阻电机的非线性电感模型
• 3.1.2 MATLAB 仿真模型的建立
• 3.2 直接瞬时转矩模糊控制的仿真模型
• 3.2.1 模糊控制器结构
• 3.2.2 模糊控制仿真模型
• 3.3 仿真结果
• 4 开关磁阻发电系统的硬件电路设计
• 4.1 开关磁阻发电系统的主控制电路
• 4.1.1 主控制器选择
• 4.1.2 功率变换器的选择
• 4.1.3 智能功率模块的选择
• 4.2 开关磁阻发电系统的检测电路和保护电路
• 4.2.1 电流检测电路
• 4.2.2 电压检测电路
• 4.2.3 位置检测器电路
• 4.2.4 过流保护电路
• 5 开关磁阻发电系统软件设计部分
• 5.1 系统软件设计概述
• 5.1.1 控制软件结构
• 5.1.2 开关磁阻发电机转速测量
• 5.1.3 开关磁阻发电机转子角度位置检测
• 5.1.4 电流和电压闭环控制
• 5.2 软件流程
• 6 实验结果及分析
• 结论
• 参考文献
• 附录A 控制板原理图
• 附录B TMS320LF2407 的部分程序
• 附录C 非线性模型Matlab 程序
• 作者简历
• 学位论文数据集