毕业设计论文-直驱式风力发电机组自适应控制电路设计(软件).doc
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毕业设计论文-直驱式风力发电机组自适应控制电路设计(软件).doc
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湖南科技大学
毕业设计(论文)
题目
直驱式风力发电机组自适应控制电路设计(软件)
作者
学院
信息与电气工程
专业
电气工程及其自动化
学号
指导教师
二〇一一年六月十日
湖南科技大学
毕业设计(论文)任务书
信息与电气工程学院电气工程系(教研室)
系(教研室)主任:
(签名)年月日
学生姓名:
学号:
专业:
电气工程及其自动化
1设计(论文)题目及专题:
直驱式风力发电机组自适应控制电路设计(软件)
2学生设计(论文)时间:
自2011年2月21日开始至2011年6月4日止
3设计(论文)所用资源和参考资料:
(1)现代电力电子技术;
(2)数字信号处理;(3)单片机原理及应用;(4)电力系统分析;(5)自动控制理论;(6)有关并网逆变的参考文献;(7)现代控制理论
4设计(论文)应完成的主要内容:
(1)风力发电低电压穿越与正常发电时的工作状态分析;
(2)直驱式风力发电A-D-A电路的构成与两种工作状态;(3)直驱式风力发电A-D-A电路的数学模型;
(4)直驱式风力发电A-D-A电路的自适应控制算法;
(5)直驱式风力发电A-D-A电路控制软件及调试。
5提交设计(论文)形式(设计说明与图纸或论文等)及要求:
(1)毕业设计论文字数在1.5万字以上,原理图、方框图符合规范,所有表格符合规范要求;
(2)严格按毕业设计论文规范打印与装订;(3)按0号或1号图纸准备好毕业答辩图纸;(4)按时交毕业设计论文;
6发题时间:
2011年2月21日
指导教师:
(签名)
学生:
(签名)
摘要
风电是当前开发速度最快的可再生能源。
根据欧洲风能协会《关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》报告,期望并预测2020年全球风电装机容量将达12.31亿千瓦。
按照《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》规划,未来15年,全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。
随着风力发电从早期的蓄电池充电方式向并网型发展,一些与并网风力发电相关的技术课题亟待解决。
本文着重解决直驱式风力发电中的低电压穿越问题。
采用PWM整流器后接电压源型PWM逆变器拓扑结构的主电路,能够实现能量的双向流动,为低电压穿越提供基础。
同时,通过矢量控制技术来控制发电机在不同运行环境下,实现对发电机的最大转矩、最大效率、最小损耗控制。
控制系统采用监督式结构,第一级是2个以DSP为核心的直接作用在2个变流器上的直接控制器,第二级是以16位单片机87C96KC为核心的负责2个直接控制器之间协调控制的上位机。
控制算法采用的是自适应控制结合滑模控制的混合控制算法,自适应算法能有效的辨别系统的运行状态,并做出在正常发电状态与低电压穿越状态间转换的控制决策,而滑模算法具有较强的鲁棒性以及良好的动态品质,使得2种状态的转换过程能有良好的控制效果。
编程语言采用汇编语言,汇编语言直接面向硬件,编制的程序代码短小,而执行的效率高,非常适应于控制系统的实时性要求。
最后使用MATLAB仿真软件对算法进行仿真与分析,验证了其可行性。
关键词:
风力发电;直驱式;自适应控制;87C96KC
ABSTRACT
Windpoweriscurrentlythefastestdevelopingrenewableenergy.AccordingtotheEuropeanWindEnergyAssociation,"onwindpowerby2020toreach12%ofthetotalworldelectricityblueprint"report,expectationsandforecast2020globalwindpowerinstalledcapacitywillreach1.231billionkilowatts.Accordancewiththe"Long-termScientificandTechnologicalDevelopment(2006-2020)"plan,thenext15years,thenationalwindpowerinstalledcapacitywillreach20millionto30millionkilowatts.Withthewindfromtheearlywaytothebatterychargingandgriddevelopment,andsomegridwindpowerrelatedtechnicalissuesmustberesolved.Thisfocusonsolvingthedirectdrivewindpowergenerationinthelowvoltageacrosstheproblem.FollowedbyPWMvoltagesourcerectifierPWMinvertermaincircuittopology,enablingtwo-wayflowofenergy,providethebasisforthelowvoltageridethrough.Meanwhile,vectorcontroltechnologytocontrolthegeneratorrunninginadifferentenvironment,toachievemaximumtorqueofthegenerator,themaximumefficiencyandminimumlossofcontrol.Monitoringcontrolsystemstructure,thefirstlevelistwotothedirecteffectofDSPcoreinthetwoconverterdirectlyonthecontroller,thesecondstageisbasedonthecore16-bitmicrocontroller87C96KCdirectlytothecontrollerinchargeoftwocoordinatedcontrolbetweenthehostcomputer.Controlalgorithmisslidingmodecontroladaptivecontrolwithhybridcontrolalgorithm,adaptivealgorithmcaneffectivelyidentifythesystemrunning,andmakeinthenormalstateandthelowvoltagepowerthroughthecontrolofdecisionmakingtransitionsbetweenstates,whiletheslidingalgorithmhasstrongrobustnessandgooddynamicperformance,makingthetwokindsofstatetransitionprocesscanhaveagoodcontroleffect.Useofassemblylanguageprogramminglanguage,assemblylanguagedirectlytothehardware,compilingthecodeshortandefficientimplementation,thecontrolsystemisverysuitableforreal-timerequirements.Finally,thesimulationsoftwareusingMATLABsimulationandanalysisalgorithmstoverifyitsfeasibility.
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字典
Keywords:
Windpower;directdrive;adaptivecontrol;87C96KC
湖南科技大学本科生毕业设计(论文)
目 录
第一章概述…………………………………………………………………………1
1.1风力发电的意义………………………………………………………………1
1.2风力发电技术的现状…………………………………………………………1
1.3自适应控制技术在风力发电中的应用探索…………………………………3
第二章直驱式风力发电系统的介绍…………………………………………4
2.1风力发电系统的工作状态分析…………………………………………………4
2.2直驱式风力发电系统A-D-A变流电路………………………………………4
2.3直驱式风力发电系统技术指标…………………………………………………5
第三章控制系统设计方案的选择……………………………………………6
3.1系统方案的选择……………………………………………………………6
3.2控制系统整体构成………………………………………………………………7
第四章直驱式风力发电机组软件系统设计…………………………………9
4.1软件系统总体方案………………………………………………………………9
4.2主程序的设计……………………………………………………………………9
4.2.1系统地址空间的分配……………………………………………………9
4.2.2编程思路…………………………………………………………………10
4.2.3主程序流程图……………………………………………………………10
4.3自适应控制子程序的设计……………………………………………………11
4.3.1自适应算法的介绍…………………………
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