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双馈风力发电系统网侧变流器的研究

作　者: 胡世忠
导　师: 郑恩让
学　校: 陕西科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 风力发电 矢量变换 重复控制 网侧变流器
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来可再生能源的研究越来越受到各国科研人员的重视，风能由于其特点受到更多的关注，而且风电技术的研究和应用呈现突飞猛进的趋势。本文主要研究变速恒频双馈风电机组网侧变流器的设计方法，论文选用了电压源PWM拓扑结构，具体工作包括有对国际国内风力发电领域的发展现状以及今后的前景进行了概述，简单介绍了风力发电系统结构、控制策略、并网技术以及对电力系统的影响等问题。从介绍风力机的气动特性入手，对发电机组并网控制策略进行了研究，在传统PI控制器的基础上设计了模糊控制器，以提高控制系统的鲁棒性和动态特性，利用Matlab仿真软件建立控制系统的模型。重点研究了网侧变流器原理、坐标变换、矢量控制方法等,对PWM变流器在三相静止以及两相旋转，这两种不同坐标下的数学公式进行了推导,同时对网侧变流器控制方案的实现进行分析。简单介绍了滞环电流控制方法，论文提出采用重复控制理论设计网侧变流器，并且与传统的电压电流双闭环的控制策略进行了比较，对重复控制方法的谐波抑制特性进行了研究。最后通过Simulink建立网侧变流器中重复控制器的仿真模型，仿真结果验证了重复控制策略抑制周期性谐波影响的良好效果。本文结合TI公司的TMS320F2812DSP适合于PWM控制的特点，进行了控制系统网侧变流器的硬件设计和软件设计，其中硬件电路主要有电源转换以及监测电路、开关器件的故障检测和驱动电路、电路抗干扰设计等。另外，本文根据控制系统的功能要求，编写了网侧变流器的控制软件程序，主要分为主程序和中断程序两大部分，包括信号的输入输出功能和保护程序等。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-24
  1.1 风电技术概况  10-18
    1.1.1 风电技术背景  11-13
    1.1.2 风电技术前景  13-16
    1.1.3 风电技术趋势  16-18
  1.2 风电机组控制与并网技术以及对电力系统的影响  18-24
    1.2.1 风电系统分类  18-20
    1.2.2 风电机组状态检测系统  20-21
    1.2.3 风电机组功率控制  21-22
    1.2.4 风电系统对电网的影响  22-24
2 风机的气动特性及风电机组并网控制  24-32
  2.1 风轮的气动特性  24-26
  2.2 不同风速的控制策略  26
  2.3 基于模糊理论的控制技术  26-32
    2.3.1 模糊控制器  27-28
    2.3.2 控制系统的 Matlab 仿真  28-32
3 网侧 PWM 变流器的控制方案  32-43
  3.1 PWM 信号调制方法  32-37
    3.1.1 正弦脉宽调制  32-33
    3.1.2 电流滞环比较法  33-34
    3.1.3 空间电压矢量调制技术  34-37
  3.2 变流器的矢量控制  37-43
    3.2.1 矢量坐标变换  37-39
    3.2.2 矢量控制原理  39-40
    3.2.3 矢量控制的实现  40-41
    3.2.4 变流器矢量控制系统  41-43
4 风力发电网侧变流器的控制策略研究  43-51
  4.1 滞环比较电流控制的研究  43-44
  4.2 网侧变流器的重复控制研究  44-51
    4.2.1 传统双闭环控制  45
    4.2.2 重复控制原理及其系统构成  45-48
    4.2.3 重复控制器参数设计及其仿真研究  48-51
5 网侧变流器控制系统软硬件设计  51-63
  5.1 网侧变流器硬件设计  51
  5.2 外围电路  51-56
    5.2.1 电源转换以及监测电路  51-52
    5.2.2 开关器件的故障检测  52-53
    5.2.3 开关器件的驱动电路  53-54
    5.2.4 电平转换电路  54
    5.2.5 A/D 转换电压基准电路  54
    5.2.6 锁相环电路  54-55
    5.2.7 控制系统的稳定性  55-56
  5.3 控制系统的软件设计  56-63
    5.3.1 控制系统软件流程  56-59
    5.3.2 直流侧电压的控制  59-60
    5.3.3 SPWM 控制程序  60-63
6 总结  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间发表的学术论文及科研情况  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 风能发电
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