開關磁阻風力發(fā)電機控制器設計與實驗研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速發(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，風能、太陽能的開發(fā)利用正日益受到重視。在風力發(fā)電機領域，研究最多的是雙饋電機和直驅永磁同步電機。 開關磁阻電機是電機技術與現(xiàn)代電力電子技術、微機控制技術結合的產(chǎn)物，具有結構簡單、成本低、容錯能力強、耐高溫等優(yōu)點，又在高度發(fā)展的電力電子和微機控制技術支持下獲得了良好的控制性能，已經(jīng)在驅動調速領域得到了廣泛的應用，同時也在發(fā)電領域受到越來越多的重視。本文主要研

2、究開關磁阻風力發(fā)電機控制器的設計。 結合開關磁阻電機的基本方程式，在MATLAB/SIMULINK中分別建立了基于線性電感和準線性電感的仿真模型，對開通關斷角對電機運行性能的影響進行了初步的仿真分析?？偨Y了開關磁阻電機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磁阻電機的一大特征，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，設計了開關磁阻風力發(fā)電機控制器?？刂破鲀拳h(huán)采用電流斬波+角度位置控制方案，目標是實現(xiàn)轉矩脈動和效率綜合最優(yōu)；控制器外環(huán)是基于轉速反饋的功率環(huán)，分別采用傳統(tǒng)PI控制和模糊自調整PI控制兩種方案，目標是通過控制發(fā)電機輸出功率實現(xiàn)最大風能跟蹤。通過仿真驗證了設計方案的可行性。 對仿真方案進行了基于dsPIC30F2023最小控制系統(tǒng)設計，并設計了完備的過壓過流硬件保護電路和人機交互接口。設計了基于仙童

4、單管IGBT的不對稱半橋功率電路和相應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)境中進行了軟件方案的設計。主要包括dsPIC30F2023時鐘配置，主程序、電流PWM程序、轉子位置估計、轉速計算、開通關斷角根據(jù)電流斬波限在線調整、AD轉換、SPI通訊等器件層程序和最大風能跟蹤控制算法層程序的設計。 軟硬件系統(tǒng)設計完成后，本文對所研制實