小型風力發(fā)電逆變技術(shù)的研究及裝置開發(fā).pdf

1、本文針對浙江省自然科學基金資助項目(Y1080843)與嘉興市科技計劃項目(2008AY2024)“高性能并網(wǎng)型變槳距風力發(fā)電機組(5KW)的研制”,本論文以國家電力標準為前提,結(jié)合當前該領域相關(guān)研究方向,分析小型風力并網(wǎng)系統(tǒng)各部分構(gòu)成。包括正弦波形控制算法,逆變橋拓撲結(jié)構(gòu),電網(wǎng)反饋控制算法,最大功率點追蹤策略;并采用頻率較高的單相全橋控制電路,結(jié)合高速信號處理芯片,作為主電路結(jié)構(gòu)。構(gòu)建風力發(fā)電機組中控制系統(tǒng)主要部件的數(shù)學模型,分析SP

2、WM型逆變器輸出波形產(chǎn)生畸變的主要原因,及對電網(wǎng)或負載所產(chǎn)生的危害,為系統(tǒng)各項控制策略的確定作理論指導。
　　基于前面的探討,將快速、魯棒性好,應用較成熟的PI控制,及達到并網(wǎng)同頻,同相要求的,同頻鎖相控制技術(shù)應用在逆變器中。在Matlab平臺下進行相關(guān)仿真,其控制過程充分體現(xiàn)實時性。給出控制框圖,為有效提高風能的利用率,通過對永磁同步發(fā)電機構(gòu)成的小型風力發(fā)電系統(tǒng)和SEPIC(single ended primary induct

3、or converter)DC-DC轉(zhuǎn)換電路的分析,提出了一種最大限度獲取風能的控制方法,該方法通過控制新型直流發(fā)電機的輸出電壓間接地控制了風力機的機械轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性,使風力機在額定風速以下以最佳葉尖速比運行,自動跟蹤其最大功率點。
　　同時,在風力機逆變裝置設計工作的基礎上,本文對小型風力發(fā)電機組充電以控制系統(tǒng)進行了仿真與實驗驗證,將系統(tǒng)的并網(wǎng)控制算法結(jié)合實際硬件電路裝備做相關(guān)實驗,得到對應的輸出波形驗證算法的可行性與有效性。論

4、文內(nèi)容包括三個方面:小型風力發(fā)電系統(tǒng)、逆變器及相關(guān)裝置參數(shù)計算設計仿真研究、控制芯片的選擇、算法模擬、仿真及軟件開發(fā)與實驗驗證工作。
　　最后,實現(xiàn)了運行結(jié)果的驗證。采用一臺5kW小型風力機基于TMS320LF28027DSP數(shù)字控制的并網(wǎng)逆變器樣機實驗表明PI控制與同頻鎖相相結(jié)合的控制策略比傳統(tǒng)控制更具有倍頻控制的效果,可在相對低的開關(guān)頻率下獲得較快的動態(tài)響應,提高并網(wǎng)系統(tǒng)運行效率;增強系統(tǒng)魯棒性;有效降低輸出諧波、電流脈動。從