飞轮储能系统中数字整流器的研究

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飞轮储能系统以高速旋转的飞轮为载体、将能量以动能的形式储存起来,当能量紧急缺乏或需要时,再将能量释放出来。飞轮储能系统呈现出高功率密度、易于维护、寿命长等独特的特征,有着潜在的应用前景。本课题主要研究飞轮储能装置释放能量环节,设计了SVPWM整流系统。  (1)介绍了飞轮储能技术国内外的发展概况,研究了PWM整流器的模型和控制策略,确定了飞轮储能整流系统采用电压型PWM整流器的方案。推导出占空比描述的开环数学模型,并对此模型进行仿真验证。设计了三相VSR系统的主电路参数,重点研究了交流侧电感和直流侧电容的选择,给出定量分析。  (2)设计了电压电流双闭环控制器。电压环采用PI调节,设计了基于期望电流控制的PI调节器;电流环采用SVPWM直接电流控制,为了降低开关损耗,采用二相调制方法,进一步缓解了功率器件开关频率与开关损耗之间的矛盾。  (3)建立了飞轮储能系统SVPWM整流器的仿真模型。利用MATLAB进行控制系统仿真研究与分析,证明了飞轮储能能量释放环节采用SVPWM整流器的优越性能。  (4)采用TI公司的TMS320F2812作为控制器芯片,实现数字三相电压型PWM整流器,从而验证了控制方案的可行性。  本文实现了飞轮储能装置整流系统的仿真研究与定量分析,并对控制系统实现了数字化控制,对飞轮储能系统的应用具有一定的参考价值。
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