并联式绕组开放式永磁发电机系统调制策略研究

发布时间：2017-09-04 00:43

  本文关键词：并联式绕组开放式永磁发电机系统调制策略研究

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【摘要】：永磁同步发电机(PMSG)以其功率密度大、结构简单、效率高等优点,在车载电源系统和风力发电系统中得到了广泛的关注,但是永磁体气隙磁场调节困难,常规的PMSG和电压型PWM整流器构成的发电系统存在运行范围受限、电压调节困难等问题。为此,本文采用一种绕组开放式结构的PMSG扩展电机的运行范围,并对该发电系统的调制策略展开研究。本文首先分析了由整流桥、全桥变换器和绕组开放式PMSG构成的并联式绕组开放式PMSG系统的基本工作原理,详细说明了绕组开放式PMSG的数学模型搭建方法,并针对并联式绕组开放式PMSG系统中整流桥和逆变器直流侧并联这一特殊结构,分析其在常规的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略下产生零序电流和谐波的问题。在此基础上,分别采用滞环控制和正弦脉宽调制(SPWM)策略对系统的性能进行改进,并给出系统的控制框图。通过对并联式发电拓扑中采用SPWM策略系统中仍存在谐波问题的分析,提出一种基于整流桥侧电压前馈补偿的改进型SPWM策略,以进一步改善系统的性能。其次,为了说明采用的调制策略的可行性,通过MATLAB搭建了并联式绕组开放式PMSG系统仿真模型,分别对几种调制策略进行仿真研究,并通过对仿真结果的对比分析,说明了本文采用的调制策略的可行性。最后,构建了基于TMS320F2812和CPLD为核心控制器的发电系统硬件控制平台,分别介绍了DSP和CPLD程序设计的思想,并以一台1k W的绕组开放式PMSG为对象进行实验,实验结果验证了本文采用的调制策略的正确性。
【关键词】：并联式绕组开放式PMSG 谐波 零序电流 SPWM 调制策略
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 永磁同步发电机系统的研究现状12-13
• 1.2 绕组开放式电机拓扑的研究概况13-16
• 1.3 本文的研究背景及主要研究内容16-18
• 第二章 并联式绕组开放PMSG系统的工作原理及调制策略18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 并联式绕组开放式PMSG系统拓扑结构18
• 2.3 并联式绕组开放式PMSG数学模型18-22
• 2.3.1 坐标变换19-20
• 2.3.2 绕组开放式PMSG数学模型20-22
• 2.4 并联式绕组开放式PMSG系统基本工作原理22-25
• 2.4.1 发电系统调压控制22-24
• 2.4.2 零序电流分析24-25
• 2.5 并联式绕组开放式PMSG系统的调制策略25-31
• 2.5.1 SVPWM策略存在的零序电流问题25-27
• 2.5.2 滞环控制和SPWM策略27-29
• 2.5.3 改进型SPWM策略29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 并联式绕组开放式PMSG系统建模与仿真32-43
• 3.1 引言32
• 3.2 并联式绕组开放式PMSG系统MATLAB建模32-37
• 3.2.1 绕组开放式PMSG本体建模32-33
• 3.2.2 功率变换器电路建模33-34
• 3.2.3 控制器建模34-37
• 3.3 并联式绕组开放式PMSG系统仿真分析37-41
• 3.3.1 仿真参数37-38
• 3.3.2 SVPWM策略仿真结果分析38-39
• 3.3.3 滞环控制策略仿真结果分析39
• 3.3.4 SPWM策略仿真结果分析39-41
• 3.3.5 改进型SPWM策略仿真结果分析41
• 3.4 仿真结果比较分析41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 并联式绕组开放式PMSG系统软硬件实现43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 并联式绕组开放式PMSG系统硬件设计43-52
• 4.2.1 主功率电路硬件设计44-45
• 4.2.2 采样及调理电路硬件设计45-47
• 4.2.3 保护电路硬件设计47-48
• 4.2.4 隔离电路硬件设计48-49
• 4.2.5 数字控制电路硬件设计49-52
• 4.3 并联式绕组开放式PMSG系统的软件设计52-56
• 4.3.1 DSP程序设计思想52-54
• 4.3.2 CPLD程序设计思想54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 并联式绕组开放式PMSG系统的实验研究57-62
• 5.1 引言57
• 5.2 SVPWM策略的实验结果分析57-58
• 5.3 滞环控制和SPWM策略的实验结果分析58-59
• 5.4 改进型SPWM策略的实验结果分析59-61
• 5.5 四种调制策略实验结果比较分析61
• 5.6 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 在学期间发表的学术论文和研究成果68-69
• 附录69

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本文编号：788361