小型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源危機(jī)以及化石能源燃燒造成的環(huán)境危機(jī)，發(fā)展可再生能源勢(shì)在必行。風(fēng)力發(fā)電是一種清潔無(wú)污染、安全可靠的可再生能源，近些年來(lái)發(fā)展極為迅速，而小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊，受到廣泛重視。變換器是小型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的技術(shù)核心，在風(fēng)電系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。本文主要對(duì)小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器進(jìn)行了研究。
　　本文首先介紹了世界和中國(guó)風(fēng)力發(fā)電目前的研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)；對(duì)永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流技術(shù)進(jìn)行了

2、分析，結(jié)合小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取了背靠背變換器作為小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　其次，對(duì)小型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了研究。建立了網(wǎng)側(cè)變換器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，在其基礎(chǔ)上研究了傳統(tǒng)PI控制電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的并網(wǎng)控制策略，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了高階非奇異終端滑模控制電流內(nèi)環(huán)、PI控制電壓外環(huán)的并網(wǎng)控制策略，并進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明采用高階非奇異終端滑模變結(jié)構(gòu)控制策略響應(yīng)更快，在電

3、網(wǎng)電壓波動(dòng)以及直流側(cè)輸入變化時(shí)魯棒性更好。同時(shí)為了獲取電網(wǎng)的相位信息，設(shè)計(jì)了三相軟件鎖相環(huán)，克服了硬件鎖相電路在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)不能準(zhǔn)確鎖相的缺點(diǎn)。
　　然后，針對(duì)電網(wǎng)電壓跌落的故障，分析了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常用的幾種低電壓穿越方案，對(duì)比研究后采用了帶有卸荷電阻的Crowbar保護(hù)電路低電壓穿越方案，分析了卸荷電阻參數(shù)的選取原則及卸荷電阻的投切策略，并在MATLAB/Simulink里搭建了仿真模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案的簡(jiǎn)單有效

4、性。
　　根據(jù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的硬件電路和軟件流程；在硬件方面，設(shè)計(jì)了網(wǎng)側(cè)變換器的主電路、采樣電路、隔離電路、保護(hù)電路以及輔助電源電路等；在軟件方面，設(shè)計(jì)了并網(wǎng)控制算法的流程，并重點(diǎn)說(shuō)明了 PWM中斷服務(wù)子程序、AD采樣中斷服務(wù)子程序及故障保護(hù)子程序。
　　最后，搭建了以 TMS320F2812為主控芯片小型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器的并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分