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离网型风力发电系统的研究

作　者: 苏宪龙
导　师: 李山
学　校: 重庆理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 风力发电 离网 电能变换 正选脉宽调制 DSP
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 405次
引　用: 3次
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内容摘要


随着经济的发展及人口的增长,人类对能源的需求增加,而以煤炭、石油为主的常规能源存在有限性,且污染和破坏自然环境。风能是一种清洁的可再生能源,并且资源丰富,有着无需开采、运输的特点。所以开发利用风力资源,研究风力发电技术,有着重要的社会效益和经济效益。本文以离网型风力发电系统为研究对象,通过分析永磁直驱风力发电系统结构组成及其运行特点,确定了在风力发电体系中的能量传输分配关系,为了得到稳定的交流电能,在分析现有离网型风电系统基本结构的基础上,设计了在能量转换环节中,加入直流电压变换电路的电能变换主电路系统。研究了电能变换电路中直流升压及逆变电路拓扑结构的选择及其控制策略,并对电路中的参数选择进行了设计。通过仿真软件MatLab/Simulink对设计的直流升压变换电路及单项全桥逆变电路进行了模型搭建、仿真。仿真结果得到了SPWM输出控制的稳定电能,验证了电能变换电路的结构选择及其控制策略方法的正确性。采用最新的32位定点DSP芯片TMS320F2812作为主控制器,设计了风力发电体系中电能变换装置的控制方案,给出了风力发电系统中数字控制器外围ADC采集系统的设计电路,同时设计了电能变换电路中电量信号的采样电路及驱动保护电路,本文所设计的数字控制系统实现了风力发电系统中需求的功能目标。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 风力发电发展概况分析  11-14
    1.2.1 国内风电发展现状  11-12
    1.2.2 国外风电发展现状  12-14
  1.3 永磁直驱风力发电系统的特点  14-15
  1.4 本文的主要研究内容  15-16
第二章 离网型风力发电系统原理与特性  16-26
  2.1 离网型风力发电机系统的结构原理  16-18
  2.2 离网型风力发电系统的控制策略分析  18-20
  2.3 风力发电系统中能量传输分配分析  20-21
  2.4 直驱风电系统中的装置特性  21-25
    2.4.1 风轮机系统特性分析  21-23
    2.4.2 储能装置特性分析  23-24
    2.4.3 电能变换电路的功能特性  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 风力发电系统中DC/DC变换电路结构设计  26-40
  3.1 直流变换电路的拓扑电路选择  26
  3.2 直流变换电路的运行特性原理  26-28
  3.3 直流变换主电路的工作过程分析  28-33
  3.4 直流变换电路控制系统设计分析  33-36
    3.4.1 Boost升压变换电路的控制策略分析  33
    3.4.2 Boost升压变换电路的控制器设计  33-36
  3.5 BOOST电路主要参数设计  36-37
  3.6 直流变换电路仿真分析  37-39
  3.7 本章小结  39-40
第四章 风力发电系统中逆变电路结构设计  40-50
  4.1 逆变电路的基本结构选择  40-41
  4.2 正弦脉宽调制控制技术分析  41-43
    4.2.1 SPWM技术的基本特性  41-42
    4.2.2 SPWM波形的生成技术  42-43
  4.3 逆变电路控制系统的分析  43-47
    4.3.1 单相逆变电路数学模型的建立  44-45
    4.3.2 逆变电路数字控制器的设计  45-46
    4.3.3 LC滤波参数设计  46-47
  4.4 逆变电路系统仿真与分析  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 风力发电控制系统的硬件设计  50-58
  5.1 TMS320F2812主要特性  50
  5.2 事件管理器的主要功能  50-52
  5.3 控制系统硬件设计  52-57
    5.3.1 控制系统硬件结构原理  52-53
    5.3.2 驱动保护电路的设计  53
    5.3.3 信号采集系统设计  53-55
    5.3.4 信号检测电路设计  55-57
  5.4 本章小结  57-58
第六章 结论与展望  58-59
  6.1 本文完成的主要工作  58
  6.2 进一步工作的设想  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
附录1 DSP原理图  62-63
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  63

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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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