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基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究

作　者: 王增国
导　师: 杨玉岗
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 开关磁阻发电机 风力发电 建模与仿真 PID控制 非线性电感模型 DSP控制技术
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物,既具有结构简单坚固、成本低、容错能力强,耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能。因此,开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用,同时也在发电领域内受到越来越多的重视,引起了不少专家、学者的兴趣。本文主要围绕开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator,简称SRG)在风力发电领域中的应用,展开了较为全面的理论分析、仿真检验和实践探索。首先,本文结合大量的文献资料,全面总结和分析了当前风力发电及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,从全新的角度对开关磁阻发电机的运行和控制机理进行了阐述。讨论了风力发电系统的几种控制方案及其发电的过程。其三,建立了开关磁阻发电机的非线性电感模型,并利用MATLAB软件建立了开关磁阻发电机的非线性数学模型,并结合PID控制器进行了发电系统的仿真实验,获得了一些较为符合实际的理论结果。其四,基于DSP控制技术和电力电子变流技术,开发设计了8/6极电机的控制软件及控制电路版,并对软件进行了调试。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 风力发电技术及风力发电机组  10-12
  1.2 开关磁阻电机发电研究现状  12-14
  1.3 本文的选题意义及研究内容  14-17
    1.3.1 选题意义及可行性分析  14-16
    1.3.2 本文主要的研究内容  16-17
2 开关磁阻发电机的理论基础  17-30
  2.1 开关磁阻发电机系统的基本原理  17-19
    2.1.1 开关磁阻发电系统的结构  17-18
    2.1.2 开关磁阻发电机的基本原理  18-19
  2.2 开关磁阻发电机的励磁模式  19-20
  2.3 开关磁阻发电机的功率变换器的拓扑结构  20-23
  2.4 开关磁阻发电机的控制方式  23-30
    2.4.1 角度位置控制  24-25
    2.4.2 电流斩波控制  25-27
    2.4.3 脉宽调制控制（PWM）  27-30
3 开关磁阻发电机的数学模型及仿真分析  30-49
  3.1 开关磁阻发电机的线性数学模型与仿真分析  30-37
    3.1.1 相电感与转子位置角的关系  30-31
    3.1.2 相电流分析  31-34
    3.1.3 仿真分析  34-37
  3.2 开关磁阻发电机的非线性数学模型与仿真分析  37-49
    3.2.1 开关磁阻电机的非线性电感模型  38-39
    3.2.2 MATLAB 仿真模型建立  39-44
    3.2.3 仿真分析  44-49
4 SRG 系统硬件电路设计  49-68
  4.1 功率变换器设计  50-53
  4.2 位置检测器设计  53-54
  4.3 电流检测电路设计  54-56
  4.4 电压检测电路设计  56
  4.5 过流保护电路设计  56-57
  4.6 DSP 接口电路设计  57-58
  4.7 主控制器设计  58-63
    4.7.1 TM5320LF2407 简介  58-61
    4.7.2 TM5320LF2407 最小系统电路  61-63
  4.8 电源电路设计  63-68
5 SRG 系统的软件设计和控制策略的实施  68-80
  5.1 系统软件设计概述  68-76
    5.1.1 控制软件结构  69-71
    5.1.2 SRG 转速测量  71-72
    5.1.3 SRG 转子角度位置检测  72-74
    5.1.4 电流闭环控制  74-75
    5.1.5 电压闭环控制  75
    5.1.6 电流换相控制  75-76
  5.2 软件流程  76-80
6 实验结果及分析  80-83
结论  83-84
参考文献  84-87
附录A 控制板原理图  87-88
附录B 供电电源原理图  88-89
附录C 部分程序  89-100
附录D 线性模型Matlab 程序  100-101
作者简历  101-103

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 磁阻电机
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