海洋潮流能发电系统的并网型逆变器设计研究

论文摘要

随着全球温度的持续升高,温室气体的排放已经受到全世界的关注。新能源的开发利用显得日益重要,本文所论述的就是一种新能源—潮流能的开发与利用。文中对海洋潮流能发电系统的并网型逆变器的设计研究进行了论述,阐述了直驱式潮流能发电系统的逆变器的并网方式、拓扑结构和控制策略,并对最大功率点跟踪控制和逆变器的并网策略进行了理论研究与仿真。并网逆变器的控制策略采用基于有功与无功解耦的电压空间矢量(SVPWM)控制方案,文中建立了并网逆变器的数学模型,重点分析了并网逆变器的并网工作原理,并对主电路的参数进行了设计。本文采用带Boost升压斩波电路和PWM变流器的拓扑结构,利用不可控整流将永磁同步发电机发出的交流电转变为直流,Boost直流变换环节用于最大功率点跟踪控制,采用IGBT功率器件来搭建的PWM变流器,完成直流侧输入电压和并网电流的控制。文中详细描述了潮流能发电并网控制系统的软硬件实现方法,系统的控制部分采用TMS320F28335为主控制器,辅以大量的外围信号采集与保护电路等,保证系统能够正常运行,文中详细的给出了系统设计中的部分硬件设计电路图,以及缓冲电路、锁相环电路等的具体实现过程;在软件设计部分给出了主要软件功能模块的实现流程图。文中详细阐述了实验环境的具体实现方法,经过具体的实验,采集了系统在工作过程中的几个主要的波形图。并对波形进行了理论上的分析。结果表明本系统基本上能按照预定的目标运行,实验结果与理论分析基本吻合,达到了课题设计的目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 潮流能发电发展的现状和趋势
• 1.3 海洋潮流能发电系统的并网型逆变器设计研究的意义
• 1.4 本论文研究工作内容
• 第2章 水轮机最大功率点跟踪控制
• 2.1 直驱式发电系统拓扑结构研究
• 2.1.1 带Boost 升压斩波器和PWM 变流器的直驱结构
• 2.1.2 背靠背的双PWM 直驱结构
• 2.2 最大功率点跟踪控制策略的研究
• 2.2.1 水轮机特性分析
• 2.2.2 基于电导增量法的最大功率跟踪
• 2.2.3 最大功率跟踪算法仿真研究
• 2.3 Boost 斩波器参数设计
• 2.3.1 直流母线电压的选择
• 2.3.2 电感参数设计
• 2.3.3 电容参数设计
• 2.3.4 开关管参数设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 SVPWM 并网逆变器建模与控制策略研究
• 3.1 并网逆变器的工作原理
• 3.1.1 电压型并网逆变器主电路结构及工作原理
• 3.1.2 并网逆变器动态模型的建立
• 3.1.3 并网逆变器的控制策略研究
• 3.2 SVPWM 原理与仿真
• 3.3 逆变器参数设计
• 3.3.1 交流侧电感参数设计
• 3.3.2 开关管参数设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 海洋潮流能发电系统的并网逆变器的硬件和软件设计
• 4.1 IGBT 驱动电路设计
• 4.2 DSP 外围电路设计
• 4.2.1 TMS320F28335 系统电源的设计
• 4.2.2 采样电路设计
• 4.2.3 通信模块设计
• 4.2.4 IGBT 过流保护电路设计
• 4.2 缓冲电路设计
• 4.3 锁相环电路设计
• 4.4 系统控制软件设计
• 4.4.1 控制系统流程
• 4.4.2 SVPWM 软件实现
• 4.5 实验结果和分析
• 4.5.1 系统硬件实现
• 4.5.2 波形分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢