风力发电并网逆变器的小惯性电流跟踪控制

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风能是最洁净的能源之一,风力发电是大规模利用风能最经济的方式。风电技术开发的趋势是大功率和变转速运行。本文从并网逆变器的控制出发,针对应用于风力发电系统的PWM整流器需满足的两个要求:功率因数为1和直流侧电压稳定,阐述了小惯性电流跟踪控制的原理和实现方法。 论文首先简要介绍了我国和世界风力发电发展的概况,并且对我国风力发电的发展前景进行了展望。在此基础上,论文对风力发电技术的现状及发展状况进行了综述,并对恒速恒频和变速恒频风力发电系统进行了比较。在变速恒频风力发电系统中,主要介绍了磁场调制发电机系统、永磁直流电机风力发电系统和双馈电机风力发电系统,并对本文讨论的直驱型风力发电系统的结构进行了介绍。 论文详细讨论了并网逆变器主电路的工作原理,并介绍了并网逆变器的各种控制策略,重点分析了小惯性电流跟踪控制方法。在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式,且在小惯性电流跟踪控制方法下,电感参数和交流电压测量的不准确不会对控制性能造成影响。 在分析了并网逆变器和小惯性电流跟踪控制方法的基础上,论文阐述了应用小惯性电流跟踪控制方法实现DSP控制系统的硬件结构。系统控制电路中的微处理器采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A。论文介绍了DSP芯片的特点,然后介绍了系统硬件中几个主要电路,如采样信号的调理电路、IGBT故障检测电路、过零点检测电路、防止贯穿导通电路及IGBT驱动电路等的设计。 论文阐述了基于TMS320LF2407A实现小惯性电流跟踪控制的DSP程序设计。控制系统软件包括主程序和中断程序。主程序中包括DSP初始化和保护子程序,中断程序包括同步信号检测和脉宽计算子程序。给出了控制系统主程序和中断程序的流程图。 最后,在调试了部分硬件电路的基础上,根据编写的DSP控制程序,采用小惯性电流跟踪控制进行了实验,给出了实验波形并对结果进行了分析。实验证明,本文采用小惯性电流跟踪控制方法取得了较好的控制效果。
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