飞轮储能系统电动发电运行控制技术的研究

摘要

飞轮储能是一种优越的新型储能技术，作为一种纯机电的储能系统，由于其具有比能量大、比功率高、无二次污染、寿命长等优点，在短时间内得到了很快发展。目前，飞轮储能技术己经在UPS、电力系统、混合动力机车等领域获得了成功的应用。本论文设计了飞轮储能系统的主电路结构，并重点对永磁无刷直流电机的电动发电控制进行了研究。提出了以TMS320LF2407A DSP芯片为核心的电动发电控制系统设计方案，并对控制系统的硬件和软件设计进行了详细的介绍。基于MATLAB软件，建立了飞轮储能系统充放电的电机控制系统模型，对飞轮储能系统运行过程进行了仿真与分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题的研究背景和意义

1.2飞轮储能技术的发展和国内外研究现状

1.3飞轮储能系统的工作原理和电机的选择

1.3.1飞轮储能系统的构成和工作原理

1.3.2飞轮电机的选择

1.3.3永磁无刷直流电机工作原理

1.4本文研究的主要内容

第二章飞轮储能系统电动发电控制的研究

2.1能量转换系统主电路拓扑结构和工作原理

2.2加速储能过程电机控制方式的研究

2.3减速发电过程电机控制的研究

2.3.1系统发电过程控制策略

2.3.2发电过程电机工作回路分析

2.4电机调速控制研究

2.4.1低速恒定转矩控制研究

2.4.2高速恒定功率控制方案

2.5发电运行输出电压稳定控制

2.6本章小结

第三章控制系统硬件设计

3.1功率主电路及其驱动电路

3.2基于TMS320LF2407A芯片的控制系统设计

3.2.1 TMS320F2407A芯片简介

3.2.2以DSP为核心的系统接口配置

3.3检测电路设计

3.3.1转子位置信号检测

3.3.2电压电流检测

3.3.3温度检测

3.4故障检测和保护电路

3.5控制电路系统设计中的其它问题

3.5.1控制电源

3.5.2输入输出信号电平转换

3.6本章小结

第四章控制系统的软件设计

4.1主程序设计

4.2主要控制算法和子程序

4.2.1电流换相子程序

4.2.2转子位置检测子程序

4.2.3速度计算子程序

4.3中断服务子程序设计

4.3.1捕获中断服务子程序

4.3.2 T1周期中断服务子程序

4.3.3故障中断服务子程序

4.4本章小结

第五章基于MATLAB的系统建模与仿真

5.1 MATLAB软件简介

5.2永磁无刷直流电机及其控制系统的建模

5.2.1电机本体模型的建立

5.2.2 PWM脉宽调制功能模块

5.2.3逆变器模块

5.3飞轮加速储能过程仿真分析

5.4飞轮储能系统发电过程仿真分析

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

在学期间发表论文和参加科研情况