太陽(yáng)能終小型風(fēng)機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)畢業(yè)論文

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(畢業(yè)論文)hasbecomethehottestresearchtopicintheareaofrenewautilization,andithasbecomethestudyfocusonhowtoconvertthevaenergyintopowerwhichcanbeconnectedtogrid.BasedonthewindpowerofthegeneraWindturbine-gridinverteristhecorepartofthisrectifier+Boost+PWMinverterprogramandintroducedthenon-controlledForwindturbinesandgridsystemabriefintroductionandcontroltinvertercircuit,inordertorequirementsofthepublicpowergrid.Keywords:Windpower;Non-c摘要I第一章緒論11.3.2風(fēng)電的三個(gè)發(fā)展階段31.4.2市場(chǎng)供求狀況51.4.3行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)51.5本章小結(jié)62.2.2磁場(chǎng)調(diào)制式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)152.2.4開關(guān)磁阻式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)172.2.5無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)172.2.6繞線轉(zhuǎn)子雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)192.2.7直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)212.3本章小結(jié)223.1引言233.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式概述233.3.1空載并網(wǎng)方式273.3.2帶獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式273.4本章小結(jié)294.1引言304.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)314.3變流部分設(shè)計(jì)334.3.3升壓斬波技術(shù)354.3.4逆變技術(shù)384.4不可控整流+Boost+逆變方案424.5本章小結(jié)435.1引言445.2DSP控制器的發(fā)展與特點(diǎn)445.4系統(tǒng)保護(hù)電495.4.1電流檢測(cè)495.4.2電壓檢測(cè)505.4.3IPM的自保護(hù)515.4.4IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路525.5系統(tǒng)電源545.6系統(tǒng)最終方案的確定565.7本章小結(jié)56 57 1.1世界和我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r正比關(guān)系。機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。利用風(fēng)力發(fā)電，以丹麥應(yīng)用最早，而且使用較普1.2.1世界風(fēng)能資源儲(chǔ)量豐富1.2.2世界風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)的成本最低。國(guó)的風(fēng)電平均成本為0.50元/(kW·h),總成本費(fèi)用已經(jīng)接近新投資的水電和火電。增速達(dá)到28.33%。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)公布的最新數(shù)據(jù)，2007年全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量為132.3%與156%,增長(zhǎng)幅度同居世界第一位。1.3風(fēng)電在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r1.3.1我國(guó)的風(fēng)電資源豐富詳細(xì)測(cè)算。“三北”(東北、華北、西北)地區(qū)風(fēng)能豐富帶包括東北3省和、等省區(qū)近200千于大規(guī)模地開發(fā)風(fēng)電場(chǎng)。特別是東南沿海，由海岸向陸丘陵連綿，風(fēng)能豐富地較豐富。20%,發(fā)電量增加70%。在陸上設(shè)計(jì)壽命20年的風(fēng)電機(jī)組在海上可達(dá)25年到30年，且距離可持續(xù)能源。1.3.2風(fēng)電的三個(gè)發(fā)展階段安裝風(fēng)電機(jī)組131臺(tái)，裝機(jī)容量為33.285萬(wàn)千瓦，平均年新增裝機(jī)1.3.3中國(guó)是目前全球風(fēng)力發(fā)電增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)其是07年累計(jì)的風(fēng)電裝置容量已達(dá)6050MW,較06年增長(zhǎng)133%,增速居世界之冠。2007年1.4我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)前景廣闊1.4.1國(guó)際國(guó)差距正在縮小球市場(chǎng)75%的份額。國(guó)際廠商產(chǎn)品占國(guó)市場(chǎng)份額的比例分別為75.35%、70.的差距將縮小。1.4.2市場(chǎng)供求狀況在未來很長(zhǎng)一段時(shí)期我國(guó)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的需求將持續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)咱2003根據(jù)國(guó)家原風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，我國(guó)風(fēng)電的總裝機(jī)容量將增長(zhǎng)到2010年的500萬(wàn)千瓦，20202006》預(yù)測(cè)，2011年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總量將可能達(dá)到1740萬(wàn)千平衡、略有短缺的局面。1.4.3行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(2)采用無(wú)齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的風(fēng)電機(jī)組的市場(chǎng)份額在迅速擴(kuò)大無(wú)齒輪傳動(dòng)提高輸出功率較大丶效率較高。較高，發(fā)電量比陸地高出20-40%。因此，風(fēng)力發(fā)電強(qiáng)1.5本章小結(jié)位和未來的發(fā)展前景。第二章風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工作原理與其分類2.1風(fēng)力發(fā)電的工作原理空氣比冷空氣要輕。移動(dòng)較快(較熱)的空氣粒子比移動(dòng)較慢的粒子產(chǎn)生的壓力大，因1.轉(zhuǎn)子葉片——葉片在本質(zhì)上是系統(tǒng)的帆；它們以最簡(jiǎn)單的方式充當(dāng)風(fēng)的障礙(更轉(zhuǎn)子將它的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)軸，而轉(zhuǎn)軸另一端連接著發(fā)電機(jī)。應(yīng)的特性產(chǎn)生電壓，也就是電荷差異。電壓在本質(zhì)上是電的壓力，它是將電(或者說是電流)從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的力。因此產(chǎn)生電壓實(shí)際就是產(chǎn)生電流。簡(jiǎn)單發(fā)電機(jī)由磁體電壓。電壓使電流(通常是交流電，也叫作AC電流)通過電線流出以進(jìn)行配電。變速箱，用于緩慢左右移動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子。風(fēng)力機(jī)的電子控制器讀取風(fēng)向標(biāo)設(shè)備(機(jī)械或電子風(fēng)向標(biāo))的位置，并調(diào)整轉(zhuǎn)子位置以盡量捕獲最大的風(fēng)能。水平軸風(fēng)力機(jī)使用塔架將風(fēng)力機(jī)組件上升到最適合風(fēng)速的高度(這樣葉片便不會(huì)碰到地面),并且占用非常少的地6.電子控制裝置——監(jiān)視系統(tǒng)，用于在出現(xiàn)故障時(shí)地面。10.電力設(shè)備——從發(fā)電機(jī)向下通過塔架輸送電流，還可控制風(fēng)力機(jī)的多個(gè)安全部空氣動(dòng)力學(xué)原理以最有效地捕獲風(fēng)能。風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子中的兩個(gè)主要空氣動(dòng)力是上升力(與風(fēng)向垂直作用)和阻力(與風(fēng)向平行作用)。面經(jīng)過時(shí)，它必須加快速度才能與時(shí)到達(dá)葉片末端，以追上從葉片逆風(fēng)的較平面上(也就是面朝風(fēng)吹來的方向)經(jīng)過的風(fēng)。由于移動(dòng)速度較快的空氣將在大氣中上升，順風(fēng)的(因此轉(zhuǎn)子直徑越大),渦輪可從風(fēng)中捕獲的能量越多，發(fā)電容量也就越大。通常，將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子直徑(米)輸出功率(kW)在風(fēng)速為33mph(約15米/秒)的情況下，多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)能夠達(dá)到其額定功率，在45mph(20米/秒)下，多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)關(guān)閉。有許多可在風(fēng)速威脅結(jié)構(gòu)時(shí)關(guān)閉風(fēng)力機(jī)的組成是一個(gè)位于小底座上的與鏈條相連的金屬球如果風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)開始超過某個(gè)閾值，樣做可以減慢葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)。角度控制系統(tǒng)要求(轉(zhuǎn)子上的)葉片安裝角度是可調(diào)整的。陡，以至于開始消除上升力，從而降低葉片速度時(shí)，2.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類從當(dāng)前世界的發(fā)展趨勢(shì)來看，容量小于750kw的系統(tǒng)尚可用定槳距失速調(diào)節(jié)技術(shù)，目前運(yùn)用較多的還是恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)弊端是，這些部件上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，上述過程的重復(fù)出現(xiàn)將會(huì)引起這些部件的疲勞損用系數(shù)。2.2.1交一直一交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)系統(tǒng)。2.2.2磁場(chǎng)調(diào)制式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理：系統(tǒng)由一臺(tái)高頻交流發(fā)電機(jī)和一套電力電子變換電路組成，圖2.2示出磁場(chǎng)fm的低頻交流電勵(lì)磁(f即為所要求的輸出頻率，一般為50Hz),當(dāng)頻率f遠(yuǎn)低于頻分量組成的調(diào)幅波，這個(gè)調(diào)幅波的包絡(luò)線的頻率是,包絡(luò)線所包含的高頻諧波的頻率f±f電機(jī)(,)f簡(jiǎn)單容易，系統(tǒng)效率較高。并聯(lián)運(yùn)行十分簡(jiǎn)單可靠。無(wú)刷爪極式發(fā)電機(jī)的定子鐵心與電樞繞組與同步發(fā)電機(jī)的一樣，區(qū)別僅在于它的勵(lì)頻發(fā)電。發(fā)電機(jī)交-交變流器電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：有較高的效率。2.發(fā)電機(jī)為無(wú)刷結(jié)構(gòu)，易維護(hù)。速比運(yùn)行。2.2.4開關(guān)磁阻式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1.開關(guān)磁阻式發(fā)電機(jī)能量密度大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，2.系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)沒有電流沖擊；可調(diào)節(jié)無(wú)功功率。系統(tǒng)是目前研究的熱點(diǎn)之一。2.2.5無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)如圖2.4所示，系統(tǒng)采用的發(fā)電機(jī)為無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)。其定子有兩套極數(shù)不同的繞fp±fe=(pp+pe)fm式(2.1)轉(zhuǎn)子機(jī)械頻率；Pp為功率繞組的極對(duì)數(shù)；P.為控制繞組的極對(duì)數(shù)。現(xiàn)了變速恒頻控制。為無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)總功率的一小部分，這是由于控制繞組的功率為功率繞組功率的p./ (pp+Pe),因此圖2-4中所示的雙向變流器的容量也僅為發(fā)電機(jī)容量的一小部分。這構(gòu)，易維護(hù)。缺點(diǎn)是定子的設(shè)計(jì)比一般的籠型發(fā)電機(jī)復(fù)雜。這種系統(tǒng)2.2.6繞線轉(zhuǎn)子雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)子側(cè)只處理轉(zhuǎn)差能量。優(yōu)點(diǎn)：輸出功率的33%,而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以擴(kuò)展到同步轉(zhuǎn)速的50%左右。器容量和成本。3.無(wú)功功率控制可以用較小容量的變流器實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡p饋在風(fēng)力發(fā)電中采用繞線轉(zhuǎn)子雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，可經(jīng)濟(jì)效益。要求。幅值、頻率、相位連續(xù)可調(diào)；輸出頻率圍滿足雙饋發(fā)電機(jī)的調(diào)速圍要求，即70%同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器通常包括兩個(gè)部分：網(wǎng)側(cè)整流器和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器，如圖2-5所示。證網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)為1;轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器為雙饋發(fā)電機(jī)提供交流勵(lì)磁電流，以控制發(fā)電機(jī)實(shí)圖2.5轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器主電路結(jié)構(gòu)2.2.7直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制性能好，控制復(fù)雜，諧波含量低，成本電網(wǎng)風(fēng)力機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)PWM整流器PWM逆變器圖2.6PWM整流器后接電壓源型PWM逆變器主電路結(jié)構(gòu)2.3本章小結(jié)所了解。第三章風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式對(duì)比分析3.1引言3.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式概述時(shí)不僅引起電力系統(tǒng)電壓的大幅度下降，并且可能對(duì)發(fā)電機(jī)和機(jī)械部件(塔架、槳葉、增速器等)造成損壞。如果并網(wǎng)時(shí)間持續(xù)過長(zhǎng)，還可能使系統(tǒng)瓦解或威脅其他掛網(wǎng)機(jī)組3.2.1同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)電能質(zhì)量高已被電力系統(tǒng)廣泛采用然而，把它移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上使用卻不甚理想，3.2.2異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)這種方式只要求發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(即達(dá)到99%-100%同步轉(zhuǎn)速)時(shí)，即可并供電系統(tǒng)將受到4-5倍發(fā)電機(jī)額定電流的沖擊，系統(tǒng)電壓瞬時(shí)嚴(yán)重下降，以致引起低電壓保護(hù)動(dòng)作，使并網(wǎng)失敗。所以這種并網(wǎng)方式只有在與幾倍的地方使用。值與電網(wǎng)電壓下降的幅度如比利時(shí)200kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)各相串接有大功率電阻。阻退出運(yùn)行。而增大，經(jīng)濟(jì)性較差。它適用于小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(采用異步發(fā)電機(jī))的并網(wǎng)。捕捉同步點(diǎn)的方法進(jìn)行準(zhǔn)同步快速并網(wǎng)。據(jù)說該技術(shù)可不丟失同期機(jī),準(zhǔn)同期并網(wǎng)工作(1)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間通過雙向晶閘管直接連接。這種連雙向晶閘管導(dǎo)通階段開始(即異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速階段),異步發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)3.3適用于變速恒頻發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式相連。3.3.1空載并網(wǎng)方式空載并網(wǎng)方式如圖3.1所示，這種方式的思路為：并網(wǎng)前，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)空載，3.3.2帶獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式帶獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式如圖3.2所示，其基本思路為：并網(wǎng)前雙饋感應(yīng)發(fā)電帶負(fù)載運(yùn)變速恒頻雙饋發(fā)定子信息電網(wǎng)圖3.2帶獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式帶負(fù)載并網(wǎng)方式發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用可與風(fēng)力機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，速失控，應(yīng)由原動(dòng)機(jī)來控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。對(duì)于帶獨(dú)載，發(fā)電機(jī)參與原動(dòng)機(jī)的能量控制，表現(xiàn)在一方面改變電流量。3.4本章小結(jié)第四章風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4.1引言定容量的旋轉(zhuǎn)備用以響應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率的隨機(jī)波動(dòng)維持電力系統(tǒng)的功率平衡與穩(wěn)定。研究新的無(wú)功補(bǔ)償與電壓控制策略以保證風(fēng)電場(chǎng)和整個(gè)系統(tǒng)的4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電。并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。發(fā)電機(jī)無(wú)功補(bǔ)償轉(zhuǎn)速測(cè)量功率測(cè)量圖4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)框圖風(fēng)力機(jī)是吸收風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的部件風(fēng)以一定速度和功角作用在槳葉上，(2)機(jī)械部件傳功的減少，降低了機(jī)械損耗(3)取消了齒輪箱，傳動(dòng)軸，機(jī)組水平軸方向長(zhǎng)度大大縮短，增加機(jī)組穩(wěn)定性。源，沒有集電環(huán)和電刷，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了可靠性和機(jī)組效(6)發(fā)電機(jī)功率因數(shù)高，其值接近或等于1,提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器與輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。5.控制系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)主要是測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速丶無(wú)功功率；并對(duì)槳距、變流部分、主繼電器等進(jìn)行控制，是整個(gè)系統(tǒng)中最核心的部分。對(duì)于變流部分將通過下一節(jié)進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹，本節(jié)不再贅述。4.3變流部分設(shè)計(jì)變流技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主電路中關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)中主要采用不可控整流+Boost+逆變方案，也是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中廣泛采用的一種變流技術(shù)。本節(jié)將分別介紹獨(dú)立的不可控整流技術(shù)、Boost升壓斬波技術(shù)和逆變技術(shù)，以便更好的對(duì)變流部分主電路的理解。4.3.1不可控整流技術(shù)4.3.2電容濾波的三相不可控整流電路在電容濾波的三相不可控整流電路中，最常用的是三相橋式結(jié)構(gòu)，圖4.2給出了其電路拓?fù)?。R圖4.2電容濾波的三相橋式不可控整流電路按指數(shù)規(guī)律下降。設(shè)二極管在距線電壓過零點(diǎn)δ角處開始導(dǎo)通，并以二極管VD6和VD1開始導(dǎo)通的時(shí)刻為時(shí)間零點(diǎn)，則線電壓為而相電壓為式(4.2)在wt=0時(shí)，二極管VD6和VD?開始同時(shí)導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于uab;下一次同時(shí)導(dǎo)通的一對(duì)管子是VDi和VD2,直流側(cè)電壓等于ua。這兩段導(dǎo)通過程之間的交替有兩種情況，一種是在VDi和VD2同時(shí)導(dǎo)通之前VD6和VD1是關(guān)斷的，交流側(cè)向直流側(cè)的充電電流id是斷續(xù)的，如圖4.2所示，另一種是VD?一直導(dǎo)通，交替時(shí)由VD6導(dǎo)通換相至VD?導(dǎo)通，id是連續(xù)的。介于二者之間的臨界情況是，VD6和VD1同時(shí)導(dǎo)通的階段與VDi和VD?處恰好銜接了起來，id恰好連續(xù)。由前面所述“電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件。假設(shè)在的時(shí)刻“速度相等”恰好發(fā)生。4.3.3升壓斬波技術(shù)斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)的是直流到直流的變換，直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，采用不可控整流方案的場(chǎng)合很多，此時(shí)發(fā)電機(jī)(通常采用永磁發(fā)電機(jī))發(fā)出的三相電通過三相不可控整流橋整流后，再進(jìn)行逆變?nèi)缓蟛⒕W(wǎng)發(fā)電。但由于同步發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速時(shí)輸出電壓較低，無(wú)法將能量回饋至電網(wǎng)，因此實(shí)用的電路往往在直流側(cè)加入一個(gè)Boost升壓電路。在低速時(shí)，由升壓電路先將整流器輸出的直流電壓提升。采用此電路可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在非常寬的調(diào)速圍。Boost電路是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主要用到的斬波技術(shù)，其具有輸入電流連續(xù)丶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。效率高等特點(diǎn)。LLVVOt0Otb)升壓斬波電路(BoostChopper)的原理圖與工作波如圖4.3所示。該電路中也是使用一個(gè)全控型器件。即EI?tm=(U?-E)L?tor式(4.3)a+β=1式(4.5)因此，式(4.4)可式(4.6)EI?=U?I?式(4-7)4.3.4逆變技術(shù)接有電源時(shí)，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載以單相橋式逆變電路為例說明其最基本的工作原理圖4.4中S1～S4是橋式電路的PWM(PulseWidthModulation,PWM)控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即 隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而本文介紹的是采用的脈寬PWM法。它是把每1.理論基礎(chǔ)：僅在高頻段略有差異。2.面積等效原理：把一個(gè)正弦半波N等分，如圖4.6所示，然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍分的中點(diǎn)重合。這樣，由N個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦的半周等效。同樣，正弦波的負(fù)半周也可用一樣的方法來等效。據(jù)。人們引用通訊技術(shù)中“調(diào)制”這一概念，以所期望的波形作為驅(qū)動(dòng)電路后，控制開關(guān)V1～V4的通斷，經(jīng)直流電壓逆變?yōu)閱蜗嘟涣麟妷禾峁┙o負(fù)載。改變調(diào)制信號(hào)的周期與幅值，就可以改變主開關(guān)的輸出脈沖周期與占空比。SPWM由兩種控制方式，可以是單極式，也可以雙極式，其波形如圖4.8所示。兩種控制方式調(diào)制方法一樣，輸出基本電壓的大小和頻率也都通過改變正弦參考信號(hào)的幅值和頻率而改變的，只是功率開關(guān)器件的通斷情況不一樣。采用單極式控制時(shí)在正弦波的半周期每相只有一個(gè)開關(guān)器件開通或關(guān)斷，雙極式控制時(shí)逆變器同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器件交替通斷，處于互補(bǔ)的工作方式。4.3.6電壓源型PWM逆變方案電壓源型PWM你便方案是當(dāng)前主要應(yīng)用的逆變方案，該方案的拓?fù)淙鐖D4.9所示，采用的結(jié)構(gòu)為三相全橋，開關(guān)器件為全控型開關(guān)器件，如IGBT、MOSFET等。圖4.9中，a相橋臂的上管和下管編號(hào)為1和2;b相橋臂的上管和下管編號(hào)為3和4;c相橋臂的上管和下管編號(hào)為5和6。其基本工作方式也是180°導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為180°,同一相(即同一半橋)上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角4.4不可控整流+Boost+逆變方案能。主電路拓?fù)淙鐖D4.10所示。DCDC/DC變換器L永磁同步風(fēng)力機(jī)圖4.10直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)拓?fù)鋱D4-10中的DC-DC變流器為Boost電路。Boost主電路一般由不可控感丶開關(guān)管和濾波電容組件。其輸入側(cè)有儲(chǔ)能電感，可以減減小輸出電壓文波，對(duì)負(fù)載呈現(xiàn)電壓源特性。利用Boost電路在斬波的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)功波跟隨輸入電壓相位。2、當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，不可控整流得到的電壓也在變化，而通過DC-DC變流器的調(diào)節(jié)可以保持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，使輸出電壓保持恒定。不可控整流+Boost+逆變并網(wǎng)系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)：①控制電路簡(jiǎn)單可靠；②無(wú)最大、最小速度限制，調(diào)速圍寬；③發(fā)電機(jī)不承受高的,電磁兼容性好；④對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)不敏感。但是同樣也存在一定的缺點(diǎn)：①三級(jí)變換(整流、升壓、逆變)使系統(tǒng)效率下降2%-3%;②直流環(huán)節(jié)需要高壓、大容量的電容，其體積大、價(jià)格高；③網(wǎng)側(cè)電感容量較大。4.5本章小結(jié)從本章開始，本文已進(jìn)入了核心設(shè)計(jì)部分，在本章中，主要對(duì)系統(tǒng)的整體框架做了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)主電路部分中的不可控整流電路、Boost斬波電路和PWM逆變電路做了比較詳細(xì)的分析介紹。第五章風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5.1引言數(shù)據(jù)接收分析和控制。5.2DSP控制器的發(fā)展與特點(diǎn)核心部分就是自然之事。計(jì)算機(jī)真正在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用還是緣起20世紀(jì)70年代微處理器配上一定的存儲(chǔ)器、I/0接口和其他外設(shè)，就可構(gòu)成自動(dòng)控制系隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)不斷改進(jìn)，一方面微處理器由8位向16位、32位甚至64位發(fā)展，再配上外圍設(shè)備后便形成單板機(jī)或微型機(jī)(也稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)，Personal有低擋的1位、4位和8位單片機(jī)，也有高檔的8位、16位單片機(jī)。DSP(DigitalSignalProcessor)實(shí)際上也是一種單片機(jī)它同樣是將中央處理單元、實(shí)時(shí)信號(hào)，可高速進(jìn)行快速傅里葉變換運(yùn)算。它包含靈活可變的I/a)采用哈佛結(jié)構(gòu)的方便。成，使得DSP非常適合于數(shù)字信號(hào)處理；或基本不影響DSP處理速度的情況下，作并行的數(shù)據(jù)傳送，這為DSP之間的串聯(lián)和提供了方便；仿真接口和高級(jí)語(yǔ)言編譯器；(1)一個(gè)指令周期能完成一次乘法和一次加法；(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；(3)片具有快速RAM,通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問兩塊不同區(qū)域；(4)具有低開銷或無(wú)開銷循環(huán)與跳轉(zhuǎn)的硬件支持；(5)快速的中斷處理和硬件支持；(6)具有在單周期操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；(7)可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；(8)支持流水線操作，使其指令、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行；由于具有以上特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器在新能源數(shù)字控制領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。重要供應(yīng)商包括美國(guó)的儀器公司(TI),A芯片約占世界DSP芯片市場(chǎng)的5096?；钠骷砹藗鹘y(tǒng)微處理器與通用DSP處理器方案的重大突破特別是近年TI公司又原來具有更高的性能。TMS320LF2812是新一代C2000定點(diǎn)處理器，和原有的產(chǎn)品相比它具有精度高(32bit),速度更快(150M)。接口更豐富等許多突出特點(diǎn)，是目前新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首選。它的主要特點(diǎn)為：(1)主處理芯片：TMS320F2812,運(yùn)行速度為150M;(2)工作速度可達(dá)150MIP;(3)片上RAM18*16bit;(4)片上擴(kuò)展RAM存儲(chǔ)空間64K*16bit;(5)自帶16路12bitA/D,最大采樣速率12.5msps;(6)4路的DAC7617轉(zhuǎn)換，100K/S,12bit;(7)兩路DART串行接口，符合RS232標(biāo)準(zhǔn)；(8)16路PWM輸出；(10)片上128*16bitFLASH,自帶128位加密位；5.4系統(tǒng)保護(hù)電輸出故障中斷，封鎖PWM波型輸出。限流啟動(dòng)是由于5.4.1電流檢測(cè)閉環(huán)(補(bǔ)償)電流傳感器。LTS6-NP具有多測(cè)量圍(能選擇2A,3A,6A的測(cè)量圍),出色其部結(jié)構(gòu)和外部接線如下圖5.1所示輸出電壓信號(hào)輸出電壓信號(hào)1Ref6IN(串到回路中)RLTS6-NP具有可調(diào)測(cè)量圍的功能，主要是因?yàn)長(zhǎng)TS6-NP部有1-6個(gè)可跳接的管腳。選擇不同的跳接方式，測(cè)量圍也就不同，測(cè)量精度也隨之變化。所以在使用LTS6-NP5.4.2電壓檢測(cè)感器為基礎(chǔ)。所以該電壓傳感器具有電流傳感器的優(yōu)越性。下圖5.2是電壓傳感器的接RRM5.4.3IPM的自保護(hù)控制電源控制電源驅(qū)動(dòng)輸入故障輸出溫度檢測(cè)主端子因這一電源電壓低于規(guī)定的欠壓動(dòng)作值(UV)該功率器件將被關(guān)斷并輸出一個(gè)故障信號(hào)。b)過熱保護(hù)(OT)。在靠近IGBIGBT將被關(guān)斷tor(oc)=10μs,同時(shí)輸出一個(gè)故障信號(hào)。若過流時(shí)間小于tr(oc),d)短路保護(hù)(SC)如果負(fù)載發(fā)生短路或因系統(tǒng)控制器故障而導(dǎo)致上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，IPM置短路保護(hù)將關(guān)斷IGBT,同時(shí)輸出一個(gè)故障信號(hào)。達(dá)到了50KHz,專門設(shè)計(jì)了高速型的IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路如圖5.3所示，該電路同時(shí)具抑制驅(qū)動(dòng)時(shí)的浪涌電流，同時(shí)抑制誤觸發(fā)。在G-S間連接10KΩ左右的電阻R?s