【正文】 時鐘頻率的約數(shù)衰減的 16 位可編程計數(shù)器。脈寬延時時間由下式給出 ： 51263 ??? CARRpdy f PDYt （ ） （ 4） 脈沖取消時間 （ PDT） 一個純 PWM 序列可以包括占空比從 0%到 100%的脈沖。控制寄存器在工作過程中控制輸出脈寬調(diào)制波的狀態(tài)，從而進(jìn)一步控制逆變器的運(yùn)行狀態(tài)，通常在工作時該寄存器內(nèi)容常被改寫以實現(xiàn)實時控制 [3 39]。 其引腳 MUX 是用來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)的。 SA4828 與微處理器的連接適用兩種總線接日，編程簡捷方便 ， 全數(shù)字化的脈沖輸出有很高的精度和溫度穩(wěn)定性。電路簡捷，且驅(qū)動可靠。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 從圖 可以看出該系統(tǒng)包括如下幾部分： （ 1） 單片機(jī)。 圖 永磁發(fā)電機(jī)的輸出功率generator 圖 永磁電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩 圖 風(fēng)能利用系數(shù) Cp 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 圖 負(fù)載突變 圖 直流母線電壓 圖 逆變器輸出電壓 圖 PWM調(diào)制比 圖 負(fù)載電壓 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 逆變器 的 輸出 電壓隨著負(fù)載的突然變化，通過調(diào)節(jié)調(diào)制比，使輸出電壓達(dá)到恒壓恒頻的調(diào)節(jié)。為使逆變器輸出的高頻脈沖信號轉(zhuǎn)化為正弦波， 采用了 LC 濾波器。 圖 風(fēng)速模塊 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 風(fēng)力 機(jī)模型如圖 所示，風(fēng)速值輸入到模塊中，通過功率模塊計算出風(fēng)輪機(jī)的捕獲功率，捕獲的功率除以風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，得到風(fēng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即可作為永磁發(fā)電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩。所以恒速恒頻風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)不能實現(xiàn)風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能利用 ； 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)則不必保持風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，而通過其它控制方式來得到恒定頻率的電能，因此它能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在maxpC 的點上 （ 即風(fēng)能利用系數(shù)保持最佳值 ） ，實現(xiàn)最大風(fēng)能利用[3 33]。 風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)，即風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的效率 與葉尖速比密切相關(guān)。 風(fēng) 力 機(jī)將捕獲的風(fēng)能以機(jī)械能的形式驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)，而永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的變化而變化， 因而發(fā)出的電能是電壓和頻率都變化的電能， 為得到恒壓恒頻的電能就必須進(jìn)行交直交變流，再通過濾波器濾波將逆變器輸出變換成正弦波輸出 ，蓄電池的作用是當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時放電，高于額定風(fēng)速時充電，使輸出 功率保持恒定 。 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 課題的來源和研究內(nèi)容 （ 1） 本課題的來源 本課題來源于沈陽工業(yè)大學(xué)電氣控制技術(shù)研究所和沈陽工業(yè)大學(xué)風(fēng)能所的“ 20kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”的子項目。因為其具有風(fēng)能利 用系數(shù)高、運(yùn)行風(fēng)速范圍大、葉片結(jié)構(gòu)簡單、可以精確控制功率因數(shù)、傳動系統(tǒng)柔性好、陣風(fēng)的能量可以通過葉輪加速得以儲存、啟動制動性能好以及低風(fēng)速時機(jī)組運(yùn)行噪音低等優(yōu)點而會在不久的以后取代恒速機(jī)組成為新建風(fēng)電場的主裝機(jī)型，是以后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢，也應(yīng)成為我國技術(shù)引進(jìn)的首選機(jī)型。主動失速型風(fēng)力機(jī)葉片通過軸承固定在輪毅上，但葉片可圍繞其縱向軸線 旋轉(zhuǎn)以此調(diào)整節(jié)距角。失速型風(fēng)電機(jī)組的最大優(yōu)點是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，可靠性高。它也能阻止風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速快速變化，這一點就像一個低通濾波器。電機(jī)的兩種轉(zhuǎn)速決定于兩個繞組的極對數(shù)，比起單速機(jī)來，優(yōu)點是比單一轉(zhuǎn)速有較高的年發(fā)電量，缺點是它 屬于不連續(xù)變速恒頻系統(tǒng)，不能獲得變速運(yùn)行所有的好處。 （ 3） 無刷雙饋發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 采用的發(fā)電機(jī)為無刷雙饋發(fā)電機(jī)。 由于風(fēng)速的不斷變化，帶動風(fēng)輪機(jī)以及發(fā)機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變化，所以發(fā)電機(jī)發(fā)出電的頻率也是變化的。因此需要改變風(fēng)力機(jī)對風(fēng)能的利用率 （ 即風(fēng)能利用系數(shù)偏離最佳值 ） 來使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。國家提出建設(shè)和諧的社會，以及人們對環(huán)境的重視，使我國不斷尋求新能源，而風(fēng)能作為潛力巨大的清潔能源也得到了國家的重視，近年來 ，我國出臺了相應(yīng)的利用風(fēng)能等的政策，并加大了開發(fā)風(fēng)能的力度。美國、丹麥、荷蘭和德國等國家對風(fēng)力發(fā)電的研究和應(yīng)用投入了相當(dāng)大的人力和資金，是目前世界上風(fēng)力發(fā)電方面處于領(lǐng)先地位的幾個國家。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................ 1 Abstract........................................................................................................................... 1 1 緒論 ............................................................................................................................. 1 課題背景 ............................................................................................................ 1 風(fēng)力發(fā)電的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................ 2 恒速恒頻恒與變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) .................................................... 2 功率調(diào)節(jié) .................................................................................................. 5 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電趨勢 ..................................................................................... 7 課題的來源和研究內(nèi)容 ..................................................................................... 8 2 中小功率永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿 真 ................................................ 9 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理 ......................................................................... 9 風(fēng)力機(jī)的功率特性 .......................................................................................... 10 永磁同步發(fā)電機(jī)的模型 ................................................................................... 11 控制策略 .......................................................................................................... 11 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型的建立 ............................................................................... 12 仿真結(jié)果 .......................................................................................................... 15 本章小結(jié) .......................................................................................................... 18 3 逆變控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................................. 19 逆變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 19 SA4828 簡介 .................................................................................................... 20 SA4828 的功能特點 .............................................................................. 20 SA4828 芯片的工作原理 ....................................................................... 21 SA4828 初始化寄存器的參數(shù)設(shè)定 ....................................................... 22 沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 控制寄存器的參數(shù)設(shè)定 ......................................................................... 23 參數(shù)計算 ................................................................................................ 24 IPM 驅(qū)動電路的設(shè)計 ...................................................................................... 25 電壓采樣電路的設(shè)計 ...................................................................................... 26 A/D轉(zhuǎn)換 .......................................................................................................... 29 濾波器設(shè)計 ..................................................................................................... 30 本章小結(jié) .......................................................................................................... 31 4 逆變控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................................................ 32 SPWM 控制技術(shù) ............................................................................................. 32 PWM 調(diào)制法基本原理 .......................................................................... 32 SPWM 調(diào)制方法 ................................................................................... 33 數(shù)字 PID控制算法 .......................................................................................... 34 位置式 PID控制算法 ............................................................................ 35 增量式 PID控制算法 ............................................................................ 36 防脈沖干擾