基于无位置检测技术飞轮储能控制系统的研究

发布时间：2017-07-31 03:13

  本文关键词：基于无位置检测技术飞轮储能控制系统的研究

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【摘要】：近些年,国内外很多机构和学者对分布式能源存储的研究越来越多,而作为较先进机械储能方式的飞轮储能技术也是脱颖而出,其具有众多优点如:飞轮储能系统寿命较长,容易对其实施控制,而且密度很高,对温度又极其不敏感,还是绿色能源。飞轮储能系统不仅可以作为储存能源的装置,而且能够利用其快速充放电的特点来调节电能质量,同时还可将其用作大功率的放电电源,因此飞轮储能在电动汽车、航天以及国防等众多领域得到应用。首先,本文介绍了飞轮储能的基本原理,并根据飞轮储能系统对飞轮能量储存载体的要求,最终将驱动电机定为永磁同步电机(PMSM)。充电过程中采用了矢量控制方式与SVPWM调制方式,在系统放电过程中使用了三级Boost电路和电压闭环控制方式,使系统能够输出稳定且可控的电压。本文采用了基于滑模变结构的无位置传感器技术来获得电机转子位置,且对其进行了深入的研究与改进。其次,采用Matlab/Simulink仿真软件搭建了滑模观测器的仿真模型,并给出了系统在矢量控制方式下的恒转矩/恒功率充电仿真模型以及基于三级Boost恒压放电仿真模型,并对仿真结果进行了分析,结果验证了控制策略的可行性得到了验证。最后,采用TI公司的TMS320F2812作为核心控制芯片,设计了系统的软硬件部分并以此搭建了飞轮储能系统的实验平台,在此基础上,进行充放电实验,结果验证了矢量控制方式和三级Boost整流器在飞轮系统中实际操作中的可行性和正确性。
【关键词】：飞轮储能 永磁同步电机 滑模观测器 矢量控制 三级Boost
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK02;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 飞轮储能技术的发展现状11-12
• 1.2.1 国外飞轮储能技术的发展11
• 1.2.2 国内飞轮储能技术的发展11-12
• 1.3 飞轮储能的关键技术12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-14
• 第2章 飞轮储能系统的工作原理14-18
• 2.1 飞轮储能的基本原理14-15
• 2.2 飞轮电机的选取15
• 2.3 充电过程分析15-17
• 2.4 放电过程分析17
• 2.5 本章小结17-18
• 第三章 永磁同步电机数学模型及无位置检测技术18-38
• 3.1 永磁同步电机数学模型18-24
• 3.1.1 坐标变换18-21
• 3.1.2 数学模型21-24
• 3.2 永磁同步电机无位置检测技术24-30
• 3.2.1 滑模变结构的控制方法24-26
• 3.2.2 电机转子位置的检测26-30
• 3.3 滑模观测器建模及仿真结果分析30-36
• 3.3.1 滑模观测器模型30-33
• 3.3.2 静态分析33-34
• 3.3.3 动态分析34-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 飞轮储能系统控制策略与仿真的研究38-53
• 4.1 系统仿真建模38-43
• 4.1.1 电机矢量控制模型38
• 4.1.2 SVPWM基本原理38-43
• 4.2 充电控制技术43-48
• 4.2.1 充电控制策略的研究43
• 4.2.2 充电控制单元的建模及仿真43-48
• 4.3 放电控制技术48-52
• 4.3.1 放电控制策略的研究48-49
• 4.3.2 放电控制单元的建模及仿真49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 飞轮储能控制系统的设计53-62
• 5.1 系统总体结构53
• 5.2 系统核心控制芯片的选取53-54
• 5.3 系统硬件电路设计54-58
• 5.3.1 核心控制单元设计54-55
• 5.3.2 电流及电压检测设计55-56
• 5.3.3 隔离驱动单元设计56-58
• 5.4 系统软件设计58-61
• 5.4.1 主程序设计58
• 5.4.2 子程序设计58-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 实验结果及分析62-68
• 6.1 系统实验平台62-63
• 6.2 实验结果分析63-67
• 6.3 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：597227