潮流电站电力变换系统研究

摘要

在能源日益紧缺和环境严重污染的今天,新能源的利用备受关注。目前的世界能源结构的主体是煤炭、石油、天然气等化石能源。而化石能源是不可再生资源,经过长期使用最终将会枯竭,而且在使用化石能源的过程中会排放大量的污染物,破坏人类赖以生存的生态环境。为了能够得到稳定持久的能源供应,减少人类对生态环境的破坏,必须减少化石能源的使用,大力开发新能源和可再生能源等洁净能源。本文所论述的就是一种新能源——潮流能的开发与利用。
　　 本文论述了潮流电站电力变换系统的相关研究情况,阐述了该系统的具体实施方案。就潮流电站电力变换领域的关键技术,从理论到实践进行了较为全面的深入研究,同时对具有广泛潜在应用前景的数字式系统也进行了详尽地理论分析,并把两者有机地结合起来,为今后进一步的深入研究奠定了理论基础。
　　 本文研究了潮流发电系统的主电路结构,针对潮流发电的特点,主要完成了逆变装置和储能装置的设计,以及直流升压电路的仿真研究。重点讨论了以交直交为主回路的潮流发电控制系统,主要完成逆变电路的控制、蓄电池充电控制和Boost升压电路控制三大功能,实现一个恒频恒压系统,保证无论潮流如何变化,我们都可以使用户得到稳定的交流电。
　　 本文采用基于ARM的全数字化SVPWM三相逆变闭环系统作为潮流电站的逆变环节,设计了逆变器主电路和逆变器的数字控制系统软硬件,并对其进行仿真和实验分析,实现了恒频恒压输出,保证用户得到稳定的交流电。以SVPWM逆变控制为理论基础,研究了潮流发电系统的主回路结构,并且根据方案进行了MATLAB软件仿真。在MATLAB软件仿真里,简要的介绍了潮流发电中各个模块,最后搭建了潮流发电模型,进行仿真,仿真结果证明这种方法是可行的。在控制器的设计方面,本文采用了嵌入式微处理器STM32F103ZE,研究了芯片的硬件结构,根据系统需求,结合其内部的PWM波发生器实现对逆变电路的控制。
　　 储能装置作为潮流电站电力变换系统可靠运行的核心,是本文研究的另一个重点。合理的蓄电池管理和控制是延长蓄电池使用寿命的重要手段。本文首先对蓄电池的充电技术进行了探讨,选择先主充后浮充的方式对蓄电池充电。同时,充电系统还具有自动主、浮充转换功能。本文设计了直流变换电路作为蓄电池充电电路,对其进行了仿真和实验分析,证明了设计的合理性和可行性。