直驱风力发电系统逆变装置的研究

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1、大连理工大学硕士研究生学位论文摘要目前，风力发电系统正向着直驱化方向发展，但直驱风力发电机产生的电能存在着电压幅值频率随风速变化、功率不稳定等诸多问题。本文为解决该问题，提出在直驱风力发电机输出端增加电能变换装置的方法，使输出的电能符合电能质量标准；采用现代电力电子技术结合先进的控制技术，分析并设计出适合于直驱风力发电系统的逆变装置。本文在详细分析直驱风力发电系统特点和已有逆变装置的基础上，确立了三相不可控整流桥+SEPIC变换电路+单相全桥逆变电路的逆变装置主电路结构。依据各部分电路稳态分析结果，得到逆变装置关键参

2、数的选择标准，并据此为额定功率为2kW的逆变装置选取了主要电路元器件。在利用PWM开关模型建立的SEPIC电路动态模型基础上，采用集成控制芯片UC3854为之设计了平均电流型控制器；还根据逆变电路的动态模型，为之设计了基于pI控制和无差拍控制的电压电流双闭环控制系统。本文还应用专业仿真软件Saber、MatLab／Simulink对所设计的主电路和控制系统进行仿真分析，完成电路参数和控制器的优化设计。仿真结果表明：设计的逆变装置电路结构合理，控制策略正确，输出电能完全符合设计指标。在分析设计和仿真优化的基础上，采用专

3、用于控制领域的高性能数字信号处理芯片1MS320LF2407A作为核心控制器，构造了逆变装置数字控制系统来验证所采用的控制方案。所构造的数字控制系统实现了变电路闭环控制、SPWM输出控制及逆变装置电能通道选择、装置保护、故障处理等功能，并且提供了良好的人机操作界面。关键词：直驱风力发电系统；双环控制；SPn；DSP刘明：直驱风力发电系统逆燮装置的{i}f究ResearchofInversiondeviceforDirect。driveWindPowerGenerationSystemAbstractAtprosent

4、,direr-drivetechnologyisthedevelopmentn宅ndofwindpowergenerationsystem(WPGS)，buttheelectricitygeneratedbydirect-drivewindpowergeneratorhasmanyproblems,voltageamplitudeandfrequencyischangingwithwindspeed，thepowerisalsounstable．Tosolvetheseproblems，thispaperintrod

5、ucesamethodaddingpowerconversiondevicetotheoutputterminalofwindpowergenerator,toobtainingstandardelectricity．Modernpowerelectronictechnologyandadvancedcontroltechnologyareusedtoanalyzeanddesignthedevice．hlthispaper,basedonanalysisthecharacteristicofdirect-drive

6、WPGSandotherdevices，themaincircuitstrtlcture，whichcomposedofthree-phasefilllbridgerectifier，sepicchopperandsingle-phasefull-bridgeinverter,ispresented．Accordingtothesteadyanalysisofdifferentcircuitparts，criterionsforchoosinginversiondevice’Skeyparametersareobta

7、ined，anddecidethecircuitcomponentsfora2kWdevice。Utilizingdynamicmodelofsepicchopper,whichestablishedbyPWMswitchmodel，theaveragecurrentcontrollerisdesignedusingintegratedcontrolcircuitUC3854．Byinversiondevice’Sdynamicmodel，acurrent-voltagedoubleclosed-loopcontro

8、lsystemisdesignedthroughPIcontrolanddeadbeattheory．SpecialsoftwareMatLab／SimulinkandSaberarcusedtosimulatethecircuitandcontrolsystem．circuitparametersandcontrollerwereoptimi