高功率密度车载风电系统的-研究

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1、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要风能是一种分布广、无污染、可再生的清洁能源，已成为发展迅速的电力新能源。小型风力发电具有结构简单，成本低、安装方便等特点，是风力资源丰富地区用户的首选供电方式。本文设计一种小型的车载风力发电系统，将风电作为补偿能源并入车载电网中，并设计适合消防指挥车的车载用电调度管理方案。系统中风力机选用永磁同步直驱型的垂直轴风机，在传统的BOOST软开关电路基础上附加无源元件，构成一种无损缓冲电路，降低了电路的开关损耗，可使开关管工作在较高频率，同时变换器功率密度也得以提升。本文将对这

2、种无源无损缓冲电路进行模态分析，在实现DC/DC软开关的基础上，对风机直流侧的最大功率跟踪算法进行了研究。并且分析比较多种算法后，选择爬山搜索法对车载风电系统进行最大功率跟踪控制。在系统运行时，可保证风机工作在最大功率点，使风力发电能源的利用率得到了提高。为了验证BOOST软开关电路与最大功率跟踪控制算法，在MATLAB的SIMULINK中搭建了BOOST变换器的MPPT闭环控制仿真模型。采用H桥作为车载风电逆变器拓扑结构，并选择使用LCL型滤波器对逆变器输出电流进行滤波。对LCL滤波器的参数进行设计，并

3、在该电路上的电容支路中串联无源阻尼，其作用抑制了电流谐振尖峰、提高了系统的稳定性。设计了逆变环节的控制策略，针对LCL滤波结构，采用双电流闭环的控制模式，并设计PLL锁相环，保证并网电流与车载电网电压同频同相，实现了单位功率因数并网。最后设计了系统的硬件电路，主要包括功率电路、辅助电源和保护电路等，完成了车载风电并网系统实验平台的搭建。实验模拟了风电并网系统中车载发电机和风力发电机的并网运行过程。实验结果表明，本文设计的高功率密度车载风电系统在节约不可再生能源的基础上具有风能利用率高、输出电能质量好等实用

4、价值。关键词：风力发电；最大功率跟踪；BOOST无源无损缓冲；逆变器；-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththewidedistribution,nopollutionfeatures,reproducibility,thewindbecomethemostrapidnewenergyasacleanenergy.Smallwindpowerhassomeadvantagesasexplainedbelow:simplestructure,savingcostandconveni

5、entinstallation.Andtheforestquantitywindenergyofuserspreferthispowersupplymode.Thispaperdesignedakindofsmallcarwindpowergenerationsystemwhichusewindenergyintothemicrogridascompensationanddesignsuitableprojectforfirevehicles’powerdispatchingmanagement.Thew

6、indturbinechosethepermanentmagnetsynchronousgenerator.ThispaperinvestigatesapassivelosslesssnubbercellsinpulsewithmodulatedconventionalBOOSTconverterinordertoreducetheenergyloss.Thispaperwillanalyzetheworkingmodesofpassivelosslesssnubbercircuit.Basedonthe

7、realizationofsoftswitch,thispaperwillresearchontheMPPT.WewillanalyzeseveralalgorithmsandchoosetheHSCinordertoutilizethemaximumpowerpointtrackinginthewindpowersystemallthetime.Themostelectricalenergyfeedbacktotheloadsandtotheenergyofhighpowerdensityeffect.

8、Therefore,accordingtothedesignwindturbinemodelofwindpowergenerationsystem,thispaperusedMATLAB/SIMULINKwiththecontroloftheclosed-loopsimulationmodel.Andthismodeachieveunitypowerfactor.ThispaperwillchoosetheH-bridgein