开题报告-单相正弦脉宽调制风电逆变器的研究.doc

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：计算机与控制工程学院电气工程与自动化系专 业：电气工程及其自动化论文题目：单相正弦脉宽调制风电逆变器的研究指导教师: 2015 年 04月 02日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1本课题的研究背景及意义 我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电技术因其清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，显示出较好的经济效益和社会效益，发展前景非常光明。但是风能是一种随时都在变化的能源。风速的变化使原动机（风力涡旋机）输出机械功率发出变化，从而使发电机的输出功率产生波动而使电能质量下降。因此风力发电机输出的电能稳定性成为风力发电技术中的重要问题。解决这一问题的方法就是利用整流逆变，把风电机组输出的电压、电流经整流电路变成直流电储存在蓄电池中，再从蓄电池中把直流电经逆变电源变成恒频恒压的交流电供给用户1。 1.2本课题国内外研究现状 国内研究现状：邵曰祥在正弦脉宽调制逆变器的数字控制一文中提到，在调频过程中脉冲序列各绝对脉宽并不改变，而且脉冲中心位置也很有规律，这样就可能使这些脉冲序列用数字电路很简便的得以实现1。张桂枝、郁洁2014年在逆变器的PWM控制策略研究一文中说到，逆变器的PWM控制对正弦脉宽调制逆变器控制回路的实现和简化无疑将有较大的实用意义。在变频器逆变器的多种PWM 控制方法中，各具控制优点，同时也存在自身的控制缺陷。在实时控制时，一般在保证控制系统稳定性的基础上，希望提高系统的快速响应性能，以提高生产效率。在以上的PWM 控制方法中，SPWM 法和SVPWM 法计算相对简单，控制特性优越，在多电平逆变器的控制中应用较多7。 国外研究现状：Lee F C , Bo rojevic D, Xing K , Thandi G , Zhu H在2000年利用交流输入电压经过共模抑制环节后, 再经工频变压器降压, 然后整流得到一个直流电压, 此电压经过Boost电路进行升压, 在直流环上得到一个符合要求的直流电压350V(50Hz/220V交流输出时)。DC/AC变换采用全桥变换电路。为保证系统可靠运行, 防止主电路对控制电路的干扰, 采用主、控电路完全隔离的方法, 即驱动信号用光祸隔离, 反馈信号用变压器隔离, 辅助电源用变压器隔离。过流保护电路采用电流互感器作为电流检测元件,其具有足够快的响应速度, 能够在MOS管允许的过流时间内将其关断6。1.3 内容安排本文大体分为三大部分，第一部分是系统整体框架的设计；第二部分是设计控制及保护电路；第三部分是对实验结果的验证及仿真。其中第二部分将会对前置DC-DC变换，直流输出滤波整流变换电路，交流滤波电路，全桥逆变电路，隔离变压器电路，辅助电路及保护电路，软开关技术等的设计思路及元器件的参数选择做出详尽说明。参考文献1邵曰祥，牛爱荣.正弦脉宽调制逆变器的数字控制J.华东纺织工学院学报.2001,4():2-52洪宝棣.单向正弦脉宽调制风电逆变器的研究与发现C.上海:上海译文出版社.2006：62-673胡兴柳.正弦脉宽调制技术在逆变器中的研究与应用C.上海:上海译文出版社.2006：98-1024Van Wy k J D, Lee F C .Power electronics techno logy at the dawn of the new millennium-status and future J .Proceedings of IEEE PESC, 1999 :3-125Lee F C , Bo rojevic D, Xing K , Thandi G , Zhu H.PEBBs and system integration at virginia power electronics center J .Integ rated pow er electro nics module a building block concept for sy stem integ ration, Volume X of the CPES-VT Publication Series, 2000:1-46李维琴.1 kVA 逆变器模块的研究与开发D.南京航空航天大学硕士学位论文7曹立威.SPWM 谐波分析的一般方法J.电力电子技术, 2000,8,36(4):8=138S Haque , K Xing , C Suchicital, D J Nelson and G Q Lu . Thermal management of hig h-power electronics modules packaged with interconnected parallel plates J .VPEC , 2003:101-1089Heping Dai , Kun Xing , Fred C Lee .Investigation Of Soft-Sw itching Techniques Fo r Pow er Electronics Building Blocks(PEBB) J .Proceedings of APEC , 2003, 633-63910阮新波, 严仰光.脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术M.北京:科学出版社.2010:73-8011阮新波,严仰光.直流开关电源的软开关技术M.北京:科学出版社,2000:42-4512Allan Ward, Lu G Q.High Density Power Electronic Packaging J .Proceedings of VPEC Seminar,2011,221-22413Haque S , Xing K, Lu G Q , Nelson D, Borojevic D, Lee FC .Packaging of power electronics building blocks using metal posts interconnected parallel plate structure J .Proceedings of VPEC Seminar ,2005 :115-12012赵英.电子组件表面组装技术M.北京:机械工业出版社.2001:121-127 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1本课题要研究或解决的问题（1）如何将风力发电机输出的电稳定输出；（2）如何利用DC-AC升压电路、整流滤波电路、逆变桥电路、隔离变压器电路、及辅助电路和保护电路等实现电能稳定输出；2.2拟采用的研究手段风力发电机输出的电能稳定性是风力发电技术中的重要问题。要解决这一问题的方法是利用整流逆变，把风电机组输出的电压、电流经AC-DC整流电路变成直流电储存在蓄电池中，再从蓄电池中把直流电经DC-AC Boost电路及整流滤波电路、全桥逆变电路，经变压器升压变成交流电，在此过程中要再经另一变压器降压供给单片机用以脉宽调制，最终以恒频恒压的交流电供给用户。系统设计框图：隔离变压器全桥逆变电路DC-DC Boost电路及滤波电路 负载蓄电池AC-DC整流电路风力发电PI控制保护电路驱动电路电压继电器SPWM专用芯片变压器单片机图2.2.1 系统设计框图通过对电机，电力电子技术及SPWM的学习，研究单向正弦脉宽调制风电逆变器工作原理，利用DC-AC升压电路、整流滤波电路、逆变桥电路、隔离变压器电路、及辅助电路和保护电路等组成的功率回路，利用软开关技术，采用SA4828和单片机系统相结合的方式，并使用Matlab仿真软件对系统进行建模仿真。最终能够输出标准稳定的正弦波形，实现对逆变电源的消谐控制，经济可靠、效率高，满足偏远地区使用风电的独立用户的需求。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：单向正弦脉宽调制风电逆变器的研究主要研究单向争先脉宽调制风电逆变器的工作原理，研究如何将风电发电机输出的电稳压输出，主要包括DC-AC升压电路、整流滤波电路、逆变桥电路、隔离变压器电路、及辅助电路和保护电路。在逆变器领域具有一定的研究价值。王欢同