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1、 沈阳工业大学硕士学位论文摘要 由于以石油、煤等的能源紧缺，同时这些传统能源对环境造成了越来越严重的污染，已经关系到人类的生存和发展问题，因而以风力发电为代表的新能源越来越受到人们的重视并且近年来有了较快的发展。永磁直驱风力发电系统与传统的以异步电机的发电系统相比，不需经常维护，结构简单，发电效率较高，总体成本相对较低，这些优点使得可独立运行的中小型永磁直驱风力发电系统在农村和偏远地区有着很好应用前景。 本文主要工作如下： 本文主要研究中小型永磁直驱风力发电控制系统，在理论上，根据中小型永磁直驱风力发电系统的数学模型，完成了基于Matlab/Simulink的仿真，该仿真包括变桨距控制系统的仿
2、真和交直交变流系统的负载突变的仿真两部分。 由于永磁直驱风力发电系统所发出的电能为电压和频率的交流电，为得到恒压恒频的电能，本文进行了逆变控制系统的软硬件设计。控制器采用PIC单片机并结合PWM芯片SA4828，用IPM作为逆变输出，并采用LC滤波器将IPM输出波形滤成正弦波，电压反馈采用真有效值转换芯片AD736完成电压样任务。调节方式采用了增量式PID控制，同时为避免干扰采用了防脉冲干扰平均值滤波。 变桨距及偏航控制系统为风力发电系统可靠运行的关键，本文进行了变桨距及偏航控制系统的软硬件设计。该控制器采用PIC单片机为核心，通过检测风速、转速、蓄电池电压、电流等量完成变桨距及偏航控制，同时
3、为增强控制器的抗干扰性能，对输入及输出进行了光电隔离。文中详细介绍了系统仿真和关键词：风力发电，永磁直驱，变桨距，逆变各系统的软硬件设计，并给出了仿真和试验的结果。- 5 -The Control System Simulation and Design of Low Speed PM Generator Direct Driven by Wind TurbineAbstractThe energy such as petroleum and coal is in short supply, and simultaneously, the traditional energy caused m
4、ore and more serious pollution to the environment, this has already concerned human survival and development problem. Wind power generation as a new energy is increasingly attraction interest and quickly development in recent years. The system of low speed PM generator direct driven by wind turbine
5、which compares with the conventional wind power plants the generator is coupled with the turbine via a gearbox, does not have to maintain frequently, structure simple, electricity generation efficiency high, the overall cost relative is low. In the countryside and the remote districts the wind power
6、 generation is good application prospect.The main work of the thesis is as follow.This paper mainly studies the system of low speed PM generator direct driven by wind turbine. In theoretically, according to the wind power generation system mathematical model, the dynamic performance of the power gen
7、eration system for different operation modes is simulated based on Matlab/Simulink.The output of the system of PM generator direct driven by wind turbine is variable voltage and variable frequency power. To get constant voltage and constant frequency energy that users need, the software and hardware
8、 of the inverter control system is designed. The inverter controller is adopted PIC single-chip-computer and PWM chip SA4828, and IPM as inverter, LC wave filter. The voltage feedback is got through the chip AD736 which accomplishes the task of sampling the voltage.To realize the reliable operation
9、the wind power generation system, the software and hardware of the pitch and yaw control system designed. The controller uses PIC single-chip computer as central controller, which operates the system through measuring the wind speed, rotational speed, battery voltage and the charging current, etc. A
10、t the same time in order to strengthen the anti-interference performance of the controller, the input and output are isolated by the photo-electricity.The paper introduces the system simulation and software and hardware design in detail, and produces the simulation and the test result.Key Words：wind
11、 power generation, permanent magnet direct drive, pitch control, inverter学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子
12、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一年九月二十日毕业设计（论
13、文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一年九月二十日目录摘要1Abstract11绪论51.1课题背景51.2风力发电的研究现状31.2.1恒速恒频恒与变速恒频风力发电系统31.2.2功率调节61.3永磁直驱风力发电趋势81.4课题的来源和研究内容82中小功
14、率永磁直驱风力发电控制系统的设计和仿真92.1风力发电控制系统的结构原理102.2风力机的功率特性102.3永磁同步发电机的模型122.4控制策略122.5风力发电系统模型的建立132.6仿真结果162.6本章小结193逆变控制系统的硬件系统设计203.1逆变控制系统的结构203.2 SA4828简介213.2.1 SA4828的功能特点213.2.2 SA4828芯片的工作原理223.2.3 SA4828初始化寄存器的参数设定233.2.4控制寄存器的参数设定243.2.5参数计算253.3 IPM驱动电路的设计263.4电压采样电路的设计273.5 A/D转换303.6 滤波器设计303.
15、7本章小结314逆变控制系统软件设计324.1 SPWM控制技术324.1.1 PWM调制法基本原理324.1.2 SPWM调制方法334.2数字PID控制算法344.2.1位置式PID控制算法354.2.2增量式PID控制算法364.3防脉冲干扰平均值滤波384.4主程序的设计384.5 A/D转换及滤波中断子程序的设计394.6实验结果404.7小结415变桨距及偏航控制系统的软硬件设计425.1风速和转速的测量425.1.1频率量的测量425.1.2风速的检测435.1.3风速仪信号的模拟455.1.4转速的测量455.2逻辑量的检测465.2.1充电电流的检测电路的设计475.2.2蓄电池的电压检测495.2.3桨距角及偏航极限位置的检测设计505.3控制系统的输出控制设计505.4显示电路的设计515.5主程序的设计525.6控制系统的抗干扰措施545.6.1硬
