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1、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）
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
3、）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1231 亿千瓦。按照国家中长期科学和技术发展规划纲要 (20062020 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
4、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
5、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；87C96KCABSTRACTWind power is currently the fastest developing renewable energy. According to the European Wind Energy Association, on win
6、d power by 2020 to reach 12% of the total world electricity blueprint report, expectations and forecast 2020 global wind power installed capacity will reach 1.231 billion kilowatts. Accordance with the Long-term Scientific and Technological Development (2006-2020) plan, the next 15 years, the nation
7、al wind power installed capacity will reach 20 million to 30 million kilowatts. With the wind from the early way to the battery charging and grid development, and some grid wind power related technical issues must be resolved. This focus on solving the direct drive wind power generation in the low v
8、oltage across the problem. Followed by PWM voltage source rectifier PWM inverter main circuit topology, enabling two-way flow of energy, provide the basis for the low voltage ride through. Meanwhile, vector control technology to control the generator running in a different environment, to achieve ma
9、ximum torque of the generator, the maximum efficiency and minimum loss of control. Monitoring control system structure, the first level is two to the direct effect of DSP core in the two converter directly on the controller, the second stage is based on the core 16-bit microcontroller 87C96KC direct
10、ly to the controller in charge of two coordinated control between the host computer. Control algorithm is sliding mode control adaptive control with hybrid control algorithm, adaptive algorithm can effectively identify the system running, and make in the normal state and the low voltage power throug
11、h the control of decision making transitions between states, while the sliding algorithm has strong robustness and good dynamic performance, making the two kinds of state transition process can have a good control effect. Use of assembly language programming language, assembly language directly to t
12、he hardware, compiling the code short and efficient implementation, the control system is very suitable for real-time requirements. Finally, the simulation software using MATLAB simulation and analysis algorithms to verify its feasibility.Keywords: Wind power; direct drive; adaptive control; 87C96KC
13、 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）i目录第一章 概述11.1 风力发电的意义11.2 风力发电技术的现状11.3 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42.1 风力发电系统的工作状态分析42.2 直驱式风力发电系统 A-D-A 变流电路42.3 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63.1 系统方案的选择63.2 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94.1 软件系统总体方案94.2 主程序的设计94.2.1 系统地址空间的分配94.2.2 编程思路104.2.3 主程序流程图104.3 自适应控制子程序的设计114.3.1 自适应算法的介绍114.3.2 滑模算法的介绍124.3.3 自适应控制子程序的编程思路144.3.4 自适应控制子程序流程图144.4 数据采集与处理子程序的设计164.4.1 8096 系列单片的 ADC 介绍164.4.2 ADC 的工作方式
