【摘要】： 风能作为一种清洁可再生能源，发展迅速，已经成为世界新能源最主要的发展方向之一。本文以863计划项目“MW级风力发电机组电控系统研制”为研究背景，介绍了1.2MW永磁同步电机变速恒频风力发电系统，研究了变流系统中逆变器的控制方法。 本文首先对风力发电进行了概述，介绍了我国和世界风电发展状况以及技术发展趋势。当今风力发电技术，大功率直驱化和双馈是两个发展方向，本课题1.2MW风力发电系统就是采用了永磁同步电机加交直交变流系统的结构模式，中间省去了齿轮箱，减少了维护，具有较好的发展前景。 论文第二章首先对风轮机叶片的空气动力特性进行了分析，介绍了不同风速下风力发电机的控制策略。就直驱技术与变速箱／感应电机技术——目前风力发电领域变速恒频技术的两大发展方向作了较为详细的介绍分析。 在变流系统中，逆变并网是重要的环节，起到了将电能传输到电网的作用。文章中重点分析了三相并网逆变器的主电路结构、原理和工作方法，并进行了理论推导和公式说明。 本文对1.2MW永磁同步电机变速恒频风力发电系统的主电路参数的选择作了理论推导和计算，包括主电路直流侧电容，网侧电感，三重化升压电感，网侧滤波电容等，还确定了斩波和逆变部分所采用的开关管和六相整流所采用的二极管，并在额定正常工作情况下，分别计算斩波和逆变部分开关管的损耗和开关管的结温。 本课题采用瞬时电流法对并网逆变器进行控制。在实验中上，确定了电压外环和电流内环的PI参数，顺利完成了闭环控制实验。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根据控制流程图对其控制进行了软硬件设计，实现了控制板上的信号采集、运算、故障检测、电路驱动等功能。并进行了小功率试验，得到了较好的电压电流波形，并对波形进行了详细分析，验证了本文采用方法的正确性。
中文摘要6-7
Abstract7-11
1、绪论11-19
1.1 全球能源危机与风能和风力发电11-12
1.2 风力发电的优点及目前的发展趋势12-14
1.3 国外风力发电形势与我国风电产业概况和差距14-17
1.4 论文主要内容17-19
2、风轮机的气动力特性和风力发电机并网控制方法19-33
2.1 风轮机的空气动力特性19-24
2.1.1 风能的计算19-21
2.1.2 作用在运动桨叶上的气动力21-23
2.1.3 不同风速下的控制策略23-24
2.2 带齿轮箱的风轮机与并网控制方法24-27
2.3 直驱风轮机功率调节单元27-33
2.3.1 感性负载的二极管桥式整流器28-29
2.3.2 带升压变换器的二极管桥式整流器29-30
2.3.3 PWM整流器(脉冲整流器)30-33
3、三相风力发电并网逆变器及控制策略33-45
3.1 并网逆变器的工作原理33-41
3.1.1 电压型三相 PWM变流器的主电路结构及工作原理33-36
3.1.2 并网逆变器控制策略研究36-41
3.2 瞬时电流控制41-45
3.2.1 电流控制环的设计41-43
3.2.2 直流电压环的控制43-45
4、风力发电变流系统主电路参数设计45-63
4.1 整流器二极管的设计45-46
4.2 斩波器电路参数的设计46-48
4.2.1 斩波器电感值的设计46-48
4.2.2 斩波器开关管的设计48
4.2.3 斩波器输出滤波电容的设计48
4.3 两重化逆变器电路参数的设定48-55
4.3.1 逆变器开关管的设计48-49
4.3.2 逆变器交流侧电感的设计49-54
4.3.3 VSR直流侧电容的设计54-55
4.4 斩波器和逆变器的功耗和结温计算55-61
4.4.1 具有正弦电流波形的脉冲电压逆变器的功耗55-57
4.4.2 升压斩波环节的功耗57-59
4.4.3 结温计算59-61
4.5 电网侧滤波电容设计61-63
5、控制系统硬件和软件设计63-83
5.1 控制系统硬件框图63
5.2 DSP外围电路63-69
5.3 锁相环控制69-73
5.3.1 软件锁相环的基本原理69-70
5.3.2 软件锁相环设计70-73
5.4 控制系统软件设计73-83
5.4.1 系统软件结构及流程图73-77
5.4.2 直流电压控制程序77-79
5.4.3 SPWM控制原理79-83
6、实验结果与分析83-91
6.1 实验平台的搭建83-84
6.2 瞬时电流控制实验波形和分析84-87
6.3 锁相环实验波形分析87-91
7 结论91-93
参考文献93-96
