開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計與實驗研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上的常規(guī)能源是有限的，風(fēng)能、太陽能的開發(fā)利用正日益受到重視。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，研究最多的是雙饋電機(jī)和直驅(qū)永磁同步電機(jī)。 開關(guān)磁阻電機(jī)是電機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容錯能力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)點，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)支持下獲得了良好的控制性能，已經(jīng)在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時也在發(fā)電領(lǐng)域受到越來越多的重視。本文主要研

2、究開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計。 結(jié)合開關(guān)磁阻電機(jī)的基本方程式，在MATLAB/SIMULINK中分別建立了基于線性電感和準(zhǔn)線性電感的仿真模型，對開通關(guān)斷角對電機(jī)運行性能的影響進(jìn)行了初步的仿真分析?？偨Y(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)三種典型的控制方式及其實現(xiàn)方法，提出了一種由單片數(shù)字信號控制器實現(xiàn)的數(shù)?；旌峡刂齐娏鲾夭?角度位置控制方案。 磁鏈高度飽和是開關(guān)磁阻電機(jī)的一大特征，在PLECS軟件中給出了電感非線性的一種建模方法。本文在S

3、IMULINK/PLECS平臺上，設(shè)計了開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器。控制器內(nèi)環(huán)采用電流斬波+角度位置控制方案，目標(biāo)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動和效率綜合最優(yōu)；控制器外環(huán)是基于轉(zhuǎn)速反饋的功率環(huán)，分別采用傳統(tǒng)PI控制和模糊自調(diào)整PI控制兩種方案，目標(biāo)是通過控制發(fā)電機(jī)輸出功率實現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。通過仿真驗證了設(shè)計方案的可行性。 對仿真方案進(jìn)行了基于dsPIC30F2023最小控制系統(tǒng)設(shè)計，并設(shè)計了完備的過壓過流硬件保護(hù)電路和人機(jī)交互接口。設(shè)計了基于仙童

4、單管IGBT的不對稱半橋功率電路和相應(yīng)的電壓電流檢測接口。硬件電路通過Cadence仿真后，在Altium Designer中繪制了印制電路板。 在MPLAB集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了軟件方案的設(shè)計。主要包括dsPIC30F2023時鐘配置，主程序、電流PWM程序、轉(zhuǎn)子位置估計、轉(zhuǎn)速計算、開通關(guān)斷角根據(jù)電流斬波限在線調(diào)整、AD轉(zhuǎn)換、SPI通訊等器件層程序和最大風(fēng)能跟蹤控制算法層程序的設(shè)計。 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計完成后，本文對所研制實