【正文】 我能夠?qū)Ｐ膶W(xué)習(xí)，順利完成學(xué)業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵(lì)和支持是分不開的，在此向他們表示最誠摯的感謝！感謝文中所引用文獻(xiàn)的所有作者們！再次感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們！附錄 主接線圖37。同時(shí)感謝我的師兄，他教了我很多電力電子方面的知識(shí)，讓我能夠順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。原理 參考文獻(xiàn)[1] 李俊峰．風(fēng)力 12 在中國．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．[2] 葉杭冶. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，．[3] 王承煦，張?jiān)矗L(fēng)力發(fā)電．北京：中國電力出版社，2002．[4] 能源領(lǐng)域組．能源領(lǐng)域．科技發(fā)展“十五規(guī)劃”和 2015 年遠(yuǎn)景研究．1999．[5] 倪受元. 風(fēng)力機(jī)的原理及氣動(dòng)力特性．太陽能．2001，1: 1216．[6] Chen Z, Spooner E．Grid interface options for variablespeed permanent magnetgenerator, IEEE Proceedings Electronics Power Applications, 1998, 145(4):273283.[7] 鄧禹，鄒旭東，康勇．變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最優(yōu)風(fēng)能捕獲控制．通信電源技術(shù)，2005，22（3）: 2124．[8] 湯蘊(yùn)璆，史乃，陳子痛．電機(jī)學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999．[9] 陳益廣，王曉遠(yuǎn). 摩托車用直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)．微電機(jī)，2002，35(5): 1719．[10] 阮新波．直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2000．[11] Kazachkov Y A, Feltes J W, Zavadil R. 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Texas Aamp。本文的不足之處在于電能諧波過多，質(zhì)量較低，盡管可采用理論分析和計(jì)算機(jī)仿真對(duì)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行研究，然而由于仿真模型及其參數(shù)的理想性和控制算法的試用性，仿真研究難以替代實(shí)際模擬系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。對(duì)本文所做的工作得出如下結(jié)論：當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電變換器裝置采取最經(jīng)典的是ACADAC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整流器一般采用不可控電力二極管，逆變級(jí)采用MOSFET或者IGBT全控器件，逆變器控制算法采用SPWM調(diào)制策略。 圖65 有功無功功率 結(jié)束語 針對(duì)直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，分析了風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性及其最佳風(fēng)能利用原理，實(shí)現(xiàn)了電壓頻率控制，同時(shí)控制逆變電路將轉(zhuǎn)換過來的電能輸送到電網(wǎng)的功率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變壓變頻控制。 SPWM逆變輸出電壓電流為如圖64，頻率與電壓都實(shí)現(xiàn)了較好的調(diào)節(jié)，并且成功了實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)。變槳矩風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)不完全依靠葉片的起動(dòng)性能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組捕捉風(fēng)能仿真圖為62 圖62發(fā)電機(jī)組捕捉風(fēng)能根據(jù)波形可以知道，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組捕捉的風(fēng)能效率接近理論。不但實(shí)現(xiàn)了可視化的動(dòng)態(tài)仿真，也實(shí)現(xiàn)了與MATLAB、C或者FORTRAN語言，甚至和硬件之間的數(shù)據(jù)傳遞，大大擴(kuò)展了它的功能。 Simulink為用戶提供了一個(gè)圖形化的用戶界面（GUI）。Simulink仿真與分析的主要步驟按先后順序?yàn)闉?從模塊庫中選擇所需要的基本功能模塊，建立結(jié)構(gòu)圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真并觀看輸出結(jié)果，針對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。在其下提供了豐富的仿真模塊。 圖61 系統(tǒng)總的仿真框圖 Simulink是Matlab軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的MATLAB軟件包。圖61為系統(tǒng)總的仿真框圖。EVA/B 初始化完成事件管理器內(nèi)部各個(gè)寄存器設(shè)置。其中，系統(tǒng)初始化完成對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率、看門狗等設(shè)置。 圖51 系統(tǒng)平臺(tái)原理圖 系統(tǒng)軟件框圖ACDCAC系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)逆變級(jí)SPWM控制策略，其軟件設(shè)計(jì)包括主程序、捕捉中斷子程序、通用定時(shí)器1周期中斷子程序和輸出程序。主芯片DSP采用TI公司的TMS320F2812，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法，完成 PWM 信號(hào)輸出功能、系統(tǒng)故障保護(hù)信號(hào)輸出功能。系統(tǒng)硬件電路包括：ACDCAC主電路、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、TMS320F281EPM3128ATC100、吸收保護(hù)電路和負(fù)載。本文在前面的章節(jié)中己經(jīng)分析了各組成部分的數(shù)學(xué)模型和運(yùn)行特性，按照前面所述的控制策略為基礎(chǔ)，本章的主要內(nèi)容就是基礎(chǔ)上利用MATLAB/Simulink 仿真平臺(tái)構(gòu)建直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行系統(tǒng)的仿真研究，并驗(yàn)證該系統(tǒng)控制方法的可行性。Simulink 系統(tǒng)建模的主要特性是：（1）框圖式建模。針對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電體系下的電能變換電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的控制策略及方案在Matlab軟件下應(yīng)用Simulink來完成的模型搭建和仿真調(diào)試?？梢栽谧罡邔用嫔喜榭匆粋€(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)。MATLAB及其工具箱內(nèi)還有許多其他的適合用于不同工程領(lǐng)域的分析工具，由于MATLAB和Simulink是集成在一起的，因此任何時(shí)候用戶都可以在這兩個(gè)環(huán)境中仿真、分析和修改模型。在建模上，Simulink提供了一個(gè)圖形化的用戶界面（GUI），可以拖曳模塊的圖標(biāo)建模。 Simulink實(shí)際是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的軟件包，它是一種基于MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，支持線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，或它們的混合系統(tǒng)它是強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真工具。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。可用于科學(xué)計(jì)算和工程繪圖。引腳定義如圖48 引腳定義 TMS320F28335接線圖49如下： 49 接線圖 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于MATLAB/Simulink 環(huán)境下的仿真研究 MATLAB/Simulink概述 MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。 TMS320F28335具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮 點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出 (HRPWM)，12位16通道ADC。 TMS320F28335簡(jiǎn)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。 47 電壓電流雙環(huán)逆變器控制原理圖 DSP簡(jiǎn)述與選型根據(jù)前面中逆變裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，逆變裝置的控制系統(tǒng)需采用高速微處理來構(gòu)成數(shù)字控制系統(tǒng)。這增加了系統(tǒng)的可靠性。電感電流瞬時(shí)值與電流基準(zhǔn)比較產(chǎn)生的誤差信號(hào)與三角波載波比較后產(chǎn)生ＳＰＷＭ控制信號(hào)。基于ＳＰＷＭ的電壓電流雙環(huán)逆變器控制原理圖47所示．外環(huán)為瞬時(shí)電壓環(huán)控制。其中,應(yīng)用較多的有:電壓?jiǎn)苇h(huán)PID控制,電壓電流雙環(huán)控制,滯環(huán)控制,重復(fù)控制,滑模變結(jié)構(gòu)控制等。另一方面,電壓有效值外環(huán)控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程十分緩慢,在突加、突減負(fù)載時(shí)輸出波形波動(dòng)大,恢復(fù)時(shí)間一般需要幾個(gè)甚至幾十個(gè)基波周期。因此同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后，不僅能向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，而且能向電網(wǎng)發(fā)出無功功率，這是它的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。 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。用電壓傳感器檢測(cè)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)電壓的頻率、幅值和相位，采用閉環(huán)PI控制，當(dāng)檢測(cè)到電壓相位完全一致時(shí)，滿足并網(wǎng)條件后并網(wǎng)。為了便于分析和敘述，認(rèn)為要求逆變器輸出各相電壓跟蹤電網(wǎng)電壓波形。 考慮到需要并入的電網(wǎng)電壓已知，逆變器輸出電壓的頻率、幅值和相位跟蹤電網(wǎng)電壓（當(dāng)考慮由于電感的原因，逆變器輸出電壓和電網(wǎng)電壓存在一定的相位關(guān)系，可以通過鎖相環(huán)測(cè)出它們之間的相角）。對(duì)逆變器來說，中間環(huán)節(jié)的直流電壓過高或過低都是有害的，其變動(dòng)范圍應(yīng)是有限制的。即如果風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能大于逆變器的輸出功率，則直流環(huán)節(jié)電壓增加，反之則減小。在理想情況下，滿足這些條發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的電流為零，即沒有功率交換，發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)空載并網(wǎng)。對(duì)電力電子接口的具體要求是：（1）在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)上產(chǎn)生盡可能低的諧波電流；（2）具有單位功率因數(shù)或可控制的功率因數(shù)；（3）使發(fā)電機(jī)輸出電壓適應(yīng)電網(wǎng)電壓的變化；（4）向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的功率；（5）系統(tǒng)控制簡(jiǎn)便；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)需要滿足一定的條件，即發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的相序、頻率、幅值和相位分別一致，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)也不例外。 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。逆變器為正弦脈寬調(diào)制（SPWM）整流器，提供固定頻率、可變電壓控制。