离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统设计

论文总字数：25817字

摘 要

学号 16012217 学生姓名 陈桓熠

指导老师 黄 磊

近年来，传统化石能源的储量减少，化石燃料储量与飞速发展的人类文明之间的矛盾逐步显现，人类的环境保护意识不断加强，可再生能源越来越受到人们的青睐。海洋是一个巨大的，未被大量开采的能量源，蕴藏着无尽的自然资源，其中，波浪中蕴含的波浪能是海洋能源中重要的组成部分。波浪能能量品质较好，储量巨大，并且在一定气候条件下可预估，开发和利用波浪能，具有深远的意义。直驱式波浪能发电机与传统的波浪能发电装置相比，消除了中间系统，提高了海洋波浪能与电能之间的能量转换效率，潜力巨大。本文完成了离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统的设计，采用PI技术完成了对PWM整流器和逆变器的电压空间矢量控制策略。最终通过PSCAD软件完成离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统搭建仿真模型，进行初步计算分析。完成了开关器件驱动与控制电路的设计和器件选型，并通过Altium Designer绘制器件与芯片的连接原理图。

关键词：直驱式波浪能发电，PWM整流逆变，PSCAD仿真，Altium Designer绘图

Abstract

   In recent years, the traditional fossil energy reserves to reduce the contradictions of fossil fuel reserves and the rapid development of human civilization between the gradually emerging human consciousness continue to strengthen environmental protection, renewable energy, more and more people of all ages. The ocean is a huge and not lot of exploitation of energy sources, bears endless natural resources, which contains the wave energy waves ocean energy an important part. Wave energy can be better quality, huge reserves, and under certain weather conditions forecast, development and utilization of wave energy has far-reaching significance. Direct drive wave energy generator and conventional wave energy devices compared, eliminating the intermediate system to improve the efficiency of energy conversion and wave energy power between the great potential. Paper completed the design off-grid direct-drive type wave power device electrical energy after treatment system using PI technology completed the PWM rectifier and inverter voltage space vector control strategy. Finalization of off-grid direct-drive type wave power device electrical energy system modeling and simulation process by PSCAD software, the simulation results were compared and analyzed. Completed the design and component selection switching device drive and control circuits, and draw through Altium Designer schematic connection devices and chips.
Keywords: direct-drive wave energy, PWM rectifier inverter;,PSCAD simulation; Altium Designer drawing

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 波浪能发电研究的背景及意义 1

1.2 波浪能发电研究概况 2

1.2.1 波浪能发电研究国外现状 2

1.2.2 波浪能发电研究的国内现状 3

1.3 典型的波浪能发电装置 4

1.4 直驱式波浪能发电技术 4

1.5 课题主要研究内容 5

第二章 离网型直驱式波浪发电系统数学模型的建立 6

2.1 系统结构 6

2.2 离网型直驱式波浪能发电系统的控制电路 6

2.3 直驱式波浪能发电机数学模型 6

2.4参考坐标系变换 9

2.4.1等功率abc/dq参考坐标系变换 9

2.4.2等功率dq/参考坐标系变换 10

2.5系统控制策略分析 10

2.5.1最大功率追踪策略 10

2.5.2离网型直驱式波浪能发电机侧控制策略 11

2.5.3负载侧控制策略 12

2.6 SVPWM技术 14

2.6.1 SVPWM技术特点 15

2.6.2 SVPWM技术原理详述 16

2.6.3作用时间的计算 19

2.6.4 开关序列的设计 20

2.7 本章小结 21

第三章 离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统建模与仿真 22

3.1离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统建模与仿真综述 22

3.2离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统主电路模块建模 22

3.2.1离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统发电机侧建模 22

3.2.2离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统发负载侧建模 23

3.3离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统控制电路模块的建模 23

3.3.1离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统PWM整流器控制模块建模 23

3.3.2离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统PWM逆变器器控制模块建模 25

3.4离网型直驱式波浪发电装置电能后处理系统仿真结果 27

3.4.1离网型直驱式波浪能发电系统电机侧控制策略测试 27

3.4.2离网型直驱式波浪能发电系统电机侧控制结果测试 28

3.4.3离网型直驱式波浪能发电系统负载侧控制策略测试 28

3.4.4离网型直驱式波浪能发电系统负载侧控制结果测试 29

3.5 本章小结 30

第四章 开关器件驱动与控制电路的设计和器件选型 31

4.1离网型直驱式波浪能发电系统开关器件驱动与控制电路的器件选型 31

4.2开关器件驱动与控制电路器件连接原理图 31

4.2.1主电路开关器件IGBT英飞凌BSM100GB60DLC连接原理图 31

4.2.2信号采样电路电流互感器LA 25-NP，芯片OP07连接原理图 32

4.2.3 AD转换模块芯片AD7656连接原理图 34

4.2.4 PWM波生成模块芯片DSP28335连接原理图 36

4.2.5 IGBT驱动芯片DA962D6连接原理图 39

4.3 本章小结 39

第五章 总结与展望 40

5.1 全文总结 40

5.2 课题展望 40

致谢 41

参考文献 42

1. 绪论

1.1 波浪能发电研究的背景及意义

上个世纪至今，生产力在传统化石燃料的支持下飞速发展^[1]。与此同时，传统生化能源的储量减少，据统计，以目前的开采速度计算，全球传统化石燃料资源在几十年内就会走向枯竭。随着生产力的发展，传统生化燃料储量将难以满足快速扩大的能源需求。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：25817字