發(fā)布時(shí)間：2018-08-26 18:37

【摘要】：煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)非可再生能源的過(guò)度消耗,給自然環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染和破壞,人們開始把目光轉(zhuǎn)向清潔的可再生的能源。而可再生能源中,風(fēng)能被普遍認(rèn)為是取之不盡、用之不竭的完全意義上的綠色能源。并且風(fēng)電的開發(fā)周期短、對(duì)環(huán)境要求低,因此在世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展,采用多相發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一個(gè)重要發(fā)展方向。本文以一種采用分布式變流器結(jié)構(gòu)的六相同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為對(duì)象,研究其最大功率跟蹤控制方法。首先,本文介紹了六相同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,包括風(fēng)力機(jī)、六相同步發(fā)電機(jī)、兩套并聯(lián)結(jié)構(gòu)的背靠背變流器。闡述了風(fēng)力機(jī)的模型及相關(guān)概念,包括風(fēng)能利用系數(shù)、葉尖速比。詳細(xì)分析了六相同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及相關(guān)坐標(biāo)變換,利用空間矢量解耦坐標(biāo)變換,建立六相同步發(fā)電機(jī)在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于背靠背變流器,主要研究的是與發(fā)電機(jī)控制有關(guān)的機(jī)側(cè)變流器。其次,對(duì)風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能捕獲進(jìn)行分析,得出最大功率跟蹤控制方法,并介紹了幾種同步電機(jī)矢量控制方法。詳細(xì)分析了基于最佳轉(zhuǎn)矩的最大功率跟蹤控制方法和零d軸電流同步發(fā)電機(jī)矢量控制方法,構(gòu)建了轉(zhuǎn)矩外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)解耦PI控制方案,以此實(shí)現(xiàn)六相同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤。最后,詳細(xì)介紹了兩電平電壓源變流器的空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)基本原理及仿真實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)前文分析得出的風(fēng)力機(jī)、六相同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其最大功率跟蹤控制方案,在Simulink中搭建六相同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型,分別在定風(fēng)速和變風(fēng)速下進(jìn)行仿真,對(duì)不同狀況下風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)、輸出機(jī)械功率和六相同步發(fā)電的dq軸電流、定子電流、輸出電功率進(jìn)行分析,驗(yàn)證零d軸電流控制及最大功率跟蹤控制的有效性。
[Abstract]:The excessive consumption of traditional non-renewable energy, such as coal, oil and natural gas, has brought serious pollution and damage to the natural environment, and people have begun to turn their attention to clean renewable energy. In renewable energy, wind energy is generally regarded as an inexhaustible green energy. And wind power development cycle is short, environmental requirements are low, so in the world has been rapid development. With the development of wind power technology, the structure of wind power generation with polyphase generators has become an important development direction. In this paper, the maximum power tracking control method for a six-phase synchronous wind power generation system with distributed converter structure is studied. Firstly, this paper introduces the structure of six-phase synchronous wind power system, including wind turbine, six-phase synchronous generator and two sets of back-to-back converter with parallel structure. The model and related concepts of wind turbine are described, including wind energy utilization coefficient and blade tip speed ratio. The structure and related coordinate transformation of six-phase synchronous generator are analyzed in detail. The mathematical model of six-phase synchronous generator in dq rotating coordinate system is established by using space vector decoupling coordinate transformation. For back-to-back converter, the main research is related to generator control machine side converter. Secondly, the maximum wind energy capture of wind turbine is analyzed, the maximum power tracking control method is obtained, and several synchronous motor vector control methods are introduced. The maximum power tracking control method based on optimal torque and the vector control method of zero-d axis current synchronous generator are analyzed in detail. The double closed loop decoupling PI control scheme of torque outer loop and current inner loop is constructed. The maximum power tracking of six-phase synchronous wind power generation system is realized. Finally, the basic principle and simulation method of space vector pulse width modulation (SVPWM) for two level voltage source converter are introduced in detail. According to the mathematical model of wind turbine and six-phase synchronous generator and its maximum power tracking control scheme, the simulation model of six-phase synchronous wind power generation system is built in Simulink, and the simulation is carried out under constant wind speed and variable wind speed, respectively. The efficiency of zero d axis current control and maximum power tracking control are verified by analyzing the wind energy utilization coefficient of wind turbine output mechanical power and dq axis current stator current and output power of six-phase synchronous generation.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2205806