4
办法比较笨但是十分常用。 （4）控制框图中，锁相环，坐标变换的作用是什么？ 答： 锁相环， 利用负反馈使输出信号频率与输入信号频率之间存在精确的相关， 能够对输入电压的信号实时检测，为能够达到输出电压也是同一相位做准备工 作；坐标变换，在三相系统中电压、电流的大小、方向都是在不断的变化过程 中的，控制量的控制实现不容易，坐标变换是使在普通坐标轴变化的控制量转 换为在 dq 坐标轴下不变的量，容易实现控制。 （5）PWM 的原理？什么是开关频率？什么是死区时间？ 答：PWM（脉宽宽度调制）的原理，在开关器件如 MOSFET、IGBT 等都经常用到 PWM 的控制，其原理是由矩形波与其他波形比较得到的方波波形如图 12 所示；
图 12 SPWM 波形示意图
开关频率，在 PWM 波形中一个完成方波所需时间的倒数；死区时间，在逆变系 统或有上下桥臂开关管中为了防止上下桥臂开关管直通导致短路，当上臂开通 时，下臂关断，但是在开通与关断一瞬间由于开关管的延时可能有直通的一瞬 间， 所以在上下臂互补 PWM 波形加入死区时间使得在这一小段时间内上下臂开 关管都没有工作，确保安全。
广 西作废 大 学
课程设计报告书
课题名称
新能源综合实验
电气工程学院 作废 农业电气化与自动化 农电 111 班 1102130113 作废 吴忠深
学 专 班 学 姓
院 业 级 号 名
指导教师（签名） 教研室主任（签名）
年 年
月 月
日 日
目录
一、课程设计的内容和要求 ........................................................................................................ 1 Ⅰ.实验 1PWM 变流器的仿真 ............................................................................................. 1 ⅰ.实验内容 ................................................................................................................... 2 ⅱ.实验思考题 ............................................................................................................... 4 Ⅱ.实验 2 风力发电系统组成、操作及原理 ....................................................................... 5 ⅰ.目的 ........................................................................................................................... 5 ⅱ.实验内容与任务 ....................................................................................................... 5 ⅲ.实验步骤 ................................................................................................................... 5 ⅳ.思考题 ....................................................................................................................... 7 Ⅲ.实验 3 风力发电基本参数测试及特征规律实验 ........................................................... 8 ⅰ.目的 ........................................................................................................................... 8 ⅱ.实验内容和任务 ....................................................................................................... 8 ⅲ.实验步骤 ................................................................................................................... 8 ⅳ.思考题 ....................................................................................................................... 9 Ⅳ.实验 4 dSPACE 的学习 .................................................................................................... 9 ⅰ.实验要求 ................................................................................................................... 9 ⅱ.思考问题 ................................................................................................................. 10 二、主要参考文献、资料 .......................................................................................................... 11
一、课程设计的内容和要求
1 进行 PWM 变流器的仿真； 2 进行风电实验； 3 基于 dSPACE 控制的 PWM 变流器能量转换控制实验； 通过本次综合实验，了解风力发电系统的组成、结构和工作原理，了解和掌握 新能源转换控制系统的组成、工作原理和实现办法。
Ⅰ.实验 1PWM 变流器的仿真
基于 MATLAB/Simulink/PSB 或其它电力系统仿真软件，对 PWM 变流器进行 仿真控制，通过对 PWM 变流器进行仿真，了解和掌握有功功率和无功功率的控 制方法，为掌握新能源应用打下基础。 图 1 为三相电压型 PWM 变流器框图，当能量流从交流侧流向直流侧时，实 现整流功能；当能量流从直流侧流向交流侧时，实现逆变功能，从而实现能量 的双向流动和控制。因此，PWM 变流器控制技术是新能源转换和控制技术的核 心技术。
sa V2
VD2 sb V4
图2
具体的三相电压型 PWM 变流器
1
参考的控制方法如图 3 所示：
ua
N
ub uc ic ib
ia

U dc


iq
id




iq
id

图3
PWM 变流器控制方法
ⅰ.实验内容 参考图 2 和图 3，对 PWM 变流器进行仿真，并给出仿真结果，仿真结果图形要 清晰可见，不能屏幕拷贝。 （1）设定图 2 中交流侧电源电压和直流侧电流电压； 但设定图 2 中的交流测电压为 31V， 直流电压为 80V 时电压电流的波形如 图 4 所示。图 5 为开关管调制波波形。
Ⅱ.实验 2 风力发电系统组成、操作及原理
ⅰ.目的 （1）认识风力发电系统组成 （2）了解风力发电的原理 ⅱ.实验内容与任务 （1）了解实验平台的功能以及各个部分的功能。 （2）能够熟练的操作使用实验台 （3）了解风力发电的原理 ⅲ.实验步骤 （1）风力发电系统组成： 实验平台主要包括风洞系统、风力发电机、电能变换器、智能采集单元 及工控机、蓄电池组和图像监控等部分。熟悉实验台各个部分的功能。
交流侧
PWM 变流器
直流侧

整流
a
b c
U dc
a
b
c


逆变
图 1 PWM 变流器拓扑图
具体的 PWM 变流器如图 2 所示：
idc V1
sa sb VD1
a
V3
ua u N b uc
ia ib ic
L L L
R R R
sc VD3

V5
VD5
b
c
udc
VD4 sc V6 VD6
6
虑风速很弱及无风的情况，系统的装置中使用了蓄电池进行储能。先用整流器 将发电机的交流电变成直流电向蓄电池充电，再用逆变器将直流电变换成电压 和频率稳定的交流电输出供给负载使用。 常规的离网型户用风力发电系统的基本结构如图 14 所示。
图 14 常规离网型风力发电系统示意图
（3）风的功率： 风的能量是指风的动能，特定质量的空气动能可以用下列的公式计算： Ek=mv^2/2 Ek： m： v： ^2： （能量=质量*速度^2 / 2）
图6
电压电流波形
图7
开关管调制波波形
（5）输入值 I d* 0 ，给定 I q* ，观察交流侧电压和电流关系； 当 I d* 0 ， I q* 10 ，交流的电压电流的波形是反向的说明 PWM 控制器工 作在逆变的状态。波形如图 8 与图 9。