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潮流电站电能转换与并网控制研究

作　者: 刘伟
导　师: 罗耀华
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 潮流电站并网控制同步锁相环孤岛效应 DSP IGBT TMS320F2812
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 330次
引　用: 3次
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内容摘要

随着石油、煤炭等常规能源的日益枯竭，各种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。本文论述了潮流电站的电能转换与并网控制的相关研究情况，阐述了该系统的具体实施方案。控制方案采用基于并网电流跟踪的闭环控制与同步锁相控制的并网控制方案，该控制方案用MATLAB仿真结果显示效果良好，证明了该控制方案的可行性，实践证明该控制算法能够保证潮流电站的电能经过我们研制的装置处理后能与电网电压同频同相并入大电网或供给用户使用；与此同时，采用主动式检测方案来保护系统在并入电网后，当出现电网突然停电潮流电站并网系统不会出现“孤岛效应”的故障，提高了系统的可靠性和安全性。本文所描述的系统的具体实现采用交直交的转换方法，利用不可控整流获得直流电给直流母线供电，采用IGBT功率器件来搭建逆变主回路，应用IGBT搭建Buck充电电路给蓄电池组充电，采用无源滤波器滤波；采用TMS320F2812 DSP作为控制核心，同时设计了大量的外围信号采集与保护电路，保证系统能够正常运行。研制的样机经过实验验证了本文论述内容的正确性。

全文目录

第1章绪论  9-13
  1.1 潮流能及其国内外开发利用研究现状  9-10
    1.1.1 潮流能及其特点  9
    1.1.2 国内外开发研究现状  9-10
  1.2 进行潮流发电并网控制研究的意义  10-11
  1.3 潮流电站的电能并网控制系统概述  11-12
  1.4 本文所做的工作  12-13
第2章 SPWM正弦脉宽调制并网逆变器  13-39
  2.1 SPWM正弦波并网逆变器设计参数选择  13-19
    2.1.1 同步式 SPWM当正弦调制波起始点位置不同时，二阶SPWM波的双重傅立叶级数表示式  13-16
    2.1.2 同步式 SPWM N取奇数或偶数时对输出波形的影响  16
    2.1.3 载波比N的数值选择  16-17
    2.1.4 过调制(M>1)的影响  17-19
  2.2 载波为三角波的三相 SPWM并网逆变器  19-27
    2.2.1 同步 SPWM正弦调制波起始点位置与 N等于奇数或偶数对输出线电压波形的影响  23-25
    2.2.2 载波比N的数值选择  25-26
    2.2.3 过调制(M>1)的影响  26-27
  2.3 死区对 SPWM并网逆变器输出电压的影响  27-31
  2.4 SPWM波的产生方法  31-34
    2.4.1 自然采样法  32-33
    2.4.2 规则采样法  33-34
  2.5 PWM逆变电路输出谐波的抑制  34-37
  2.6 交流滤波器  37-38
  2.7 本章小结  38-39
第3章潮流电站并网控制策略研究  39-63
  3.1 软件锁相环技术及其在并网逆变器中的应用  39-47
    3.1.1 锁相环技术的发展和应用  39-40
    3.1.2 锁相环的工作原理及其数学模型  40-41
    3.1.3 软件锁相环的基本原理  41-44
    3.1.4 并网控制中的锁相算法分析与实现  44-47
  3.2 潮流发电并网系统的“孤岛效应”与防止策略  47-53
    3.2.1 “孤岛效应”的概念  47-48
    3.2.2 孤岛效应的具体分析和国际通用标准  48
    3.2.3 孤岛效应可能导致的危险  48-49
    3.2.4 电路中孤岛状态出现的原因  49-52
    3.2.5 孤岛效应的检测  52-53
    3.2.6 孤岛效应的可行性检测方案  53
  3.3 并网控制策略  53-62
    3.3.1 潮流发电并网目标  53-54
    3.3.2 潮流发电并网策略概述  54-55
    3.3.3 内环控制器设计  55-62
    3.3.4 外环控制器的设计  62
  3.4 本章小结  62-63
第4章基于 DSP的系统设计与实现  63-79
  4.1 硬件电路设计  63-76
    4.1.1 双极型并网逆变器主电路和吸收电路设计  64-66
    4.1.2 控制电路及保护电路设计  66-74
    4.1.3 驱动电路设计  74-76
    4.1.4 交流输出滤波电路设计  76
  4.2 系统软件实现  76-78
    4.2.1 软起动 SPWM子程序  77
    4.2.2 孤岛效应检测子程序  77-78
  4.3 本章小结  78-79
第5章调试与仿真  79-85
  5.1 系统调试步骤  79-80
  5.2 电能转换波形与并网仿真波形  80-84
  5.3 本章小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-89
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  89-90
致谢  90

潮流电站电能转换与并网控制研究

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