【正文】 可以在最高層面上查看一個(gè)系統(tǒng)，然后通過雙擊系統(tǒng)中的各個(gè)模塊進(jìn)入到系統(tǒng)的低一級(jí)層面以查看模型的更多的細(xì)節(jié)。 TMS320F28335 簡介： TMS320F28335 型 數(shù)字信號(hào)處理器 TI 公司的一款 TMS320C28X 系列浮點(diǎn) DSP 控制器。 圖 46 逆變控制示意圖 電網(wǎng)的總負(fù)載中，除了需要有功功率，有的負(fù)載還需要無功功率，如感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)和變壓器等都需要感性的無功功率。 圖 4 5 逆變電路示意圖 由于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)控制系統(tǒng)采用了電力電子裝置，當(dāng)它將電能輸送給電網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電力諧波使功率因素惡化。 圖 42 假設(shè)原來在風(fēng)速 V1 下風(fēng)力機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在最佳功率 曲線 P1 上，對(duì)應(yīng)著該風(fēng)速 下的最佳轉(zhuǎn)速 1ω ，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的功率等于風(fēng)力機(jī)捕獲的機(jī)械功率乘以系統(tǒng)效率。 Boost 電路的基本結(jié)構(gòu)和控制示意圖如圖 33 所示。 圖 31 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖 該系統(tǒng)是由梯形波永磁同步發(fā)電機(jī)、三相二極管整流電路、斬波電路、逆變電路組成。圖 23 給出了它的電路 圖。 10 a b ci +i +i =0? ?? ?? ?2 3a n a a a a a a b b a c c a nb n b b b a a b b b b c b b nc n c c a c c c b b c c c c nde R i L i L i L i Udtde R i L i L i L i Udtde R i L i L i L i Udt? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?b c ac a b 2 4a b ci i ii i ii i im m mm m mm m mL L LL L LL L L?? ? ?? ? ?? ? ?25a b caa bb c c sab ac bc ba c a c bsmR R R RL L L LL L L L L L LL L L? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ??? 圖 22 永磁同步電機(jī)等效電路 圖 由于繞組電感的原因，所以在換流時(shí)電流不可能突變，故其實(shí)際的波形為近似的梯形波。用永磁同步電機(jī)發(fā)電是當(dāng)今最普遍的一種發(fā)電方式之一，其較多的極對(duì)數(shù)使得在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較低的情況下，發(fā)電機(jī)仍然可以正常工 作。 （ 7） 結(jié)束語 闡述了本文的工作以及不足。該系統(tǒng)中的低速交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)遠(yuǎn)多于普通交流同步發(fā)電機(jī)的極數(shù)，因此這種電機(jī)的轉(zhuǎn)子外圓及定子內(nèi)徑，尺寸大大增加，而其軸向長度則相對(duì)很短，呈 圓盤形狀，為了簡化系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，減小發(fā)電機(jī)的體積和質(zhì)量，采用永磁電機(jī)是具有較大的優(yōu)勢 [6]。為了捕獲最大風(fēng)能，風(fēng)力機(jī)的功率控制。 （ 2） 機(jī)組槳葉的增大，具有更好地捕捉，風(fēng)能能 力，在風(fēng)力機(jī)的尤其，是葉片設(shè)計(jì)和制造過程中，廣泛采用了，新技術(shù)和新材料。 20 世紀(jì) 70 年代，到 80 年代中期，美國、英國和德國等國政府投入巨資開發(fā)單機(jī)容量 1000kW 以上的風(fēng)力機(jī)組，承擔(dān)課題都是著名大企業(yè)，如美國波音公司研制了 2500kW和 3200kW 機(jī)組，風(fēng)輪直徑約為 100m，塔高為 80m，安裝在夏威夷的瓦胡島；英國宇 2 航公司和德國 MAN 公司分別研制 3000kW 機(jī)組，所有這些巨型機(jī)組都未能正常 運(yùn)行，因其發(fā)生故障之后維修非常困難，經(jīng)費(fèi)也難以維持，沒有能夠發(fā)展為商業(yè)機(jī)組，未能形成一個(gè)適應(yīng)市場需求風(fēng)電機(jī)組制造產(chǎn)業(yè) [3]。 Double closed loop regulation。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 風(fēng)力發(fā)電電能變換裝置的研究與設(shè)計(jì) 院 ： 電氣信息 學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 1002 學(xué)號(hào)： 202101010218 學(xué)生姓名： 許 諾 導(dǎo)師姓名： 浣 喜 明 完成日期： 2021 年 5 月 28 日 誠 信 聲 明 本人聲明： 本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 ，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料； 我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。 The simulation 1 第 1 章 緒 論 引言 穩(wěn)定、可靠和潔凈能源供應(yīng)是人類文明、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要保障，煤炭、石油、天然氣等化石能源支持了 19 世紀(jì)和 20 世紀(jì)兩百年人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。風(fēng)電繼續(xù)呈現(xiàn)地區(qū)發(fā)展多樣化特點(diǎn)。既減輕重量、降低費(fèi)用，又提高效率；塔架高度上升，在 50m 高度捕捉風(fēng)能要比 30m 高處多 20%； （ 3） 變槳距調(diào)節(jié)方式迅速，取代失速功率，調(diào)節(jié)方式，變速恒頻并網(wǎng)機(jī)組，能隨風(fēng)速大小隨意旋轉(zhuǎn)，已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)今主流產(chǎn)品，無齒輪箱系統(tǒng)，市場份額也在迅速擴(kuò)大； （ 4） 海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)取得進(jìn)展。采用變槳距調(diào)節(jié)方式。直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 13 所示。 7 第 2 章 永磁同步電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總體方案 引言 在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的最重要部分便是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它已經(jīng)成 為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。因此，風(fēng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)發(fā)電就是針對(duì)于風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速較低的狀況而設(shè)計(jì)的方案，省去齒輪箱，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)的可靠性。永磁同步電機(jī)的電壓方程可用下式 23 表示 由于定子三項(xiàng)繞組對(duì)稱，有 ，則 則式（ 23）可以得出 假定 11 27r e L rdJ T T Bdt? ?? ? ? ?aabbcc0 0 i 0 0 i0 0 i 0 0 i 2 60 0 i 0 0 ian s m anbn s m bnc n s m c ne R L L ue R L L p ue R L L u?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?則式（ 23）可以得出 式中 ane 、 bne 、 e —— 三相感應(yīng)電動(dòng)勢，單位 V； anu 、 bnu 、 u —— 三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓，單位 V ai 、 bi 、 ci —— 三相電流，單位 A aaL 、 bbL 、 ccL 、 sL —— 各相繞組自感，單位 mH； abL 、 acL 、 bcL 、 baL 、 caL 、 cbL —— 為繞組之間的互感，單位 mH； R—— 各相繞線電阻，單位 ? 根據(jù)電氣基礎(chǔ)知識(shí)可以得到： 式中 eT —— 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位 N通過控制開關(guān)管 S 的導(dǎo)通比，可控制升壓變換器的輸出電壓。為了實(shí)現(xiàn)高效和簡化功率轉(zhuǎn)換電路，采用永磁體勵(lì)磁三相同步發(fā)電機(jī)，效率較高 ，產(chǎn)生的交流功率通過三相二極管整流成直流功率。直流變換器的控制電路是由兩部分組成：從三相二極管整流橋整流后變化的直流電壓；另一個(gè)是逆變電路前的恒定直流電壓。 19 如果某一時(shí)刻風(fēng)速突然升高到 V2，風(fēng)力機(jī)獲得的功率就會(huì)由點(diǎn) P1 躍變至 P2 由于大的機(jī)械慣性作用和控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程滯后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速仍然運(yùn)行ω 1 點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)力機(jī)捕獲的機(jī)械功率大于發(fā)電機(jī)輸出的功率，功率的不平衡，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高。因此在變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)之間需要一個(gè)電力電子接口，該接口在驟變的風(fēng)況條件下具有快速的動(dòng)態(tài)特性并能確保向電網(wǎng)提供高品質(zhì)的電能。整個(gè)電網(wǎng)要是無功功率補(bǔ)償?shù)貌粔颍? 會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓下降，這對(duì)用戶是很不利的。與以往的定點(diǎn) DSP 相比，該 器件的精度高，成本低， 功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序 存儲(chǔ)量 大， A/D 轉(zhuǎn)換更精確快速等。這提供了一個(gè)了解模型時(shí)如何組成以及它的各個(gè)部分時(shí)如何相互聯(lián)系的方法。在 Simulink 軟件包中所有模型都是分級(jí)的，可以通過自上而下或者自下而上的方法建立模型。本文 DSP 選取的是 TMS320F28335。逆變控制示意圖如圖 46 所示。采用絕緣門極雙極性晶體管（ IGBT），該器件是一種復(fù)合器件，其輸入控制部分為 MOSFET，輸出級(jí)為雙極結(jié)型三極晶體管；因此兼有 MOSFET 和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)，即高輸入阻抗，電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率可達(dá) 10~40kHz，飽和壓降低，電壓、電流容量較大，安全工作區(qū)域 寬。功率信號(hào)反饋控制的原理如圖 36 所示。所以需要引入 DCDC 升壓電路，并使該電路在一定輸入范圍內(nèi)保持輸出電壓恒定。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖如圖 31 所示。 升壓式（ Boost）變換器 （ 1）電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Boost 變換器是一種輸出電壓高于輸入電壓的單管非隔離直流變換器。由參考文獻(xiàn) [16][18]，其等效電路如圖 22 所示。在大力開展風(fēng)能利用的今天，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量正在不斷增加，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性和效率的要求也在不斷提高，齒輪箱的存在在一定程度上限制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展。 （ 5） 第五章 分析了直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案 （ 6） 第六章 作出了仿真驗(yàn)證本文理論部分。使用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在風(fēng)力機(jī)與交流發(fā)電機(jī)之間不需要安裝升速齒輪箱，因而減少了維修周期，降低由于齒輪箱造成，噪聲污染，在低風(fēng)速時(shí)具有更高效率。普通三相同步發(fā)電機(jī)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 11 所示。進(jìn)入試運(yùn)行階段，并已經(jīng)開始 10MW 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研制。美國 20 世紀(jì) 30 年代還有許多電網(wǎng)未通達(dá)地方，獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在實(shí)現(xiàn)農(nóng)村電氣化方面起了很大作用。 System modulation。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目： 風(fēng)力發(fā)電電能變換裝置的研究與設(shè)計(jì) 姓名 許諾 學(xué)院 電氣與信息工程 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng) 班級(jí) 1002 學(xué)號(hào) 18 指導(dǎo)老師 浣喜明 教研室主任 謝衛(wèi)才 一、基本任務(wù)及要求： 針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用電能變換器的特殊要求