基于风力发电的开关磁阻发电机系统设计.docx

摘要:作为一种新型的发电机——开关磁阻电机，结构比较简单，生产成本不高。与常规直流发电机相比，开关磁阻发电机结构简单，成本低，控制灵活，有很强的容错率。工作环境要求较低，近年来在各个领域得到了广泛的应用。

本文将四相开关磁阻电机用于风力发电系统中，研究各种控制策略对风电的影响。查阅国内外有关文献书籍，了解开关磁阻电机在风力发现系统中的运用难点，学习开关磁阻电机的机理，特性等。根据风力发电的要求设计了一台电机并通过ANSOFT 仿真验证。接下来对控制策略对风力发电系统和开关磁阻电机的影响进行了解分析，对比各种控制策略，选用常规PI控制和模糊PI控制进行最终的对比，通过MATLAB仿真得到选用模糊PI控制能更好的进行控制验证设计的合理性。

本设计对于开关磁阻发电机系研究有一定的考价值，对推广开关磁阻发电机应用具有一定的意义。

关键词：风力发电；开关磁阻发电机；控制策略；模糊PI控制；常规PI控制

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪  论-7

1.1课题背景及研究意义-7

1.1.1 风力发电的前景及现状-7

1.1.2 风力发电技术的发展趋势-7

1.3开关磁阻发电机应用于风力发电的优势及前景-9

1.4本课题的研究内容和研究重点-10

1.5 本章小结-11

第二章 开关磁阻发电机的发电机理-12

2.1开关磁阻电机的基本结构与性能特点-12

2.2开关磁阻发电机运行原理-12

2.3 开关磁阻发电机的基本分析-13

2.3.1 开关磁阻发电机励磁方式-13

2.3.2电感与转子位置角的关系-13

2.3.3相电流以及能量分析-14

2.5 本章小结-17

第三章  开关磁阻发电机的参数设计-18

3.1开关磁阻发电机设计流程图-18

3.2 电机主要尺寸计算-18

3.3 电负荷及磁负荷的选择-19

3.4 其他结构尺寸参数-20

3.5 四相8/6极开关磁阻电机样机的设计-21

3.5.1 主尺寸的选择-22

3.6 电机的建模与仿真分析-25

3.7 本章小结-27

第四章 开关磁阻发电机系统的设计-28

4.1 功率驱动器设计-28

4.1.1 功率驱动器的主回路设计-28

4.1.2 功率变换器设计-28

4.2 控制器设计-29

4.2.1 TMS320F28035控制器-29

4.2.2  A/D采样电路-29

4.2.3 通信电路-31

4.2.4 故障保护电路-31

4.3 主程序设计-32

4.4中断服务程序-33

4.4.1 ADC中断服务程序-33

4.4.2 EPWM中断服务程序-34

4.5 本章小结-34

第五章 开关磁阻电机发电系统控制策略的研究-35

5.1 开关磁阻电机发电系统的基本构成-35

5.1.1 功率变换器-35

5.1.2 位置传感器-36

5.1.3 控制器-36

5.2开关磁阻发电机基本控制策略-36

5.2.1 电流斩波控制-36

5.2.2 角度位置控制-37

5.2.3 电压斩波控制-37

5.2.4 模糊控制-37

5.2.5 经典PID控制-38

5.3仿真结果及分析-38

5.3.1常规 PI 控制情况-38

5.3.2 模糊 PI 控制情况-40

5.4 本章小结-41

第六章 总结与展望-42

6.1总结-42

6.2 展望-42

参考文献-44

致  谢-47