小型开关磁阻风力发电机控制系统研究

论文摘要

开关磁阻电机(SRM)以其结构简单坚固、成本低、容错能力强、耐高温、高速运行能力强等特点,正越来越广泛地应用于调速领域。SRM主要优势之一是在宽广的速度范围内都具有很高的运行效率,这使得SRM非常适合用作风力发电机,可以在宽广的风速范围内呈现出比较好的性能。目前,国内外已有许多学者开始研究开关磁阻风力发电系统,SRM已逐渐成为风力发电系统研究的一个重要分支。本文以开关磁阻风力发电机控制系统为主要研究内容,旨在解决小型开关磁阻风力发电系统的发电机基本控制方案,论文将在分析开关磁阻电机发电运行基本理论的基础上,通过仿真和实验手段,对运行特性和控制性能进行研究。本文将分成六个部分展开讨论。首先在绪论中介绍了世界风能产业基本情况以及我国小型风力发电系统的基本现状,并分析了开关磁阻电机在小型风力发电系统应用中的特点。紧接着在第二章介绍了开关磁阻电机发电运行的基本原理,并重点讨论了发电运行的控制策略以及电流控制方式。在介绍开关磁阻电机发电运行基本原理的基础上,第三章给出了一个初步的控制系统设计方案,在MATLAB中构建了系统的仿真模型,在此基础上,以发电效率最优为目标对系统的控制参数进行了优化,最后通过仿真分析了各种运行工况下系统的控制性能。第四章介绍了控制系统的实现,分别对硬件和软件两部分的具体实现过程进行了介绍,硬件部分重点介绍了位置检测电路、反馈信号检测电路、主电路以及驱动电路的结构原理,在软件方面则重点介绍了主程序、电流斩波控制以及换相控制的程序结构,最后通过实验的方式对系统的控制策略进行了验证和分析。第五章是通过对开关管磁阻风力发电控制系统研究,对其控制性能及运行特点作了一个总结归纳,并提出了进一步研究和改善的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 世界风能产业基本情况及发展前景
• 1.2 我国小型风力发电系统的基本现状
• 1.3 小型风力发电的技术现状及存在的问题
• 1.4 开关磁阻电机在小型风力发电系统应用中的优势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 开关磁阻电机运行的基本原理
• 2.1 开关磁阻电机的基本结构和工作原理
• 2.2 开关磁阻电机驱动系统（SRD）的基本结构
• 2.3 开关磁阻电机的基本方程和运行特性
• 2.4 开关磁阻电机发电运行的理论分析
• 3 开关磁阻风力发电机控制系统的设计与分析
• 3.1 开关磁阻风力发电控制系统的设计
• 3.2 开关磁阻风力发电控制系统的仿真分析
• 4 开关磁阻风力发电控制系统的实现与验证
• 4.1 开关磁阻风力发电控制系统的实现
• 4.2 实验验证与分析
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 附图