【摘要】：當(dāng)今社會的環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注,霧霾已經(jīng)成為了困擾人們的一大難題。因此發(fā)展清潔可再生能源迫在眉睫。風(fēng)能作為自然界中最常見的清潔能源,在新能源發(fā)電中所占的比例越來越大。其中的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組又因其效率高、結(jié)構(gòu)簡單、維護成本低等特點正得到越來越多的應(yīng)用。除了在風(fēng)電場的大型風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)用外,分布式發(fā)電中應(yīng)用的中小型風(fēng)力發(fā)電機組也逐漸流行起來。但是,目前許多中小型風(fēng)力機組控制方式簡單,使得機組的效率較低,因此將先進可靠的控制方法運用到中小型風(fēng)力發(fā)電機組中來提高其工作效率具有十分重要的意義。本文首先對風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)理論進行了分析,對其在額定風(fēng)速之下和額定風(fēng)速之上的風(fēng)力機運行過程進行了分析,得到了在不同階段應(yīng)該采取轉(zhuǎn)矩控制或者變槳距控制來控制發(fā)電機輸出功率。然后對永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)進行了詳細(xì)分析并依據(jù)各部分特性進行了建模。針對風(fēng)力機在不同風(fēng)速下的控制邏輯,本文將滑模變結(jié)構(gòu)控制方式運用到控制器的設(shè)計中,設(shè)計出了滑模轉(zhuǎn)矩控制器和滑模變槳距控制器來分別實現(xiàn)額定風(fēng)速下的轉(zhuǎn)矩控制和額定風(fēng)速之上的變槳距控制。并設(shè)計出STP觀測器分別向控制器提供預(yù)估值,以減弱滑模變結(jié)構(gòu)的抖振現(xiàn)象,同時也提高了控制準(zhǔn)確性。最后,通過Matlab/Simulink仿真平臺搭建了20k W永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的模型對控制器的控制性能進行了驗證,證明了控制器的良好的控制性能。
[Abstract]:Nowadays, people pay more and more attention to environmental problems, and haze has become a difficult problem that puzzles people. Therefore, the development of clean renewable energy is urgent. Wind energy, as the most common clean energy in nature, accounts for an increasing proportion of new energy generation. Because of its high efficiency, simple structure and low maintenance cost, the permanent magnet direct drive wind turbine is getting more and more applications. In addition to the application of large wind turbines in wind farms, the small and medium-sized wind turbines used in distributed generation are becoming more and more popular. However, at present, many small and medium-sized wind turbines are easy to control, so it is of great significance to apply advanced and reliable control methods to small and medium-sized wind turbines to improve their working efficiency. In this paper, the theory of wind power generation is analyzed firstly, and the operation process of wind turbine under and above rated wind speed is analyzed. It is obtained that torque control or pitch control should be adopted in different stages to control the output power of the generator. Then the structure of the permanent magnet direct drive wind turbine is analyzed in detail and the model is built according to the characteristics of each part. Aiming at the control logic of wind turbine under different wind speed, the sliding mode variable structure control method is applied to the controller design in this paper. Sliding mode torque controller and sliding mode pitch controller are designed to realize torque control under rated wind speed and pitch control over rated wind speed respectively. The STP observer is designed to provide the predictive value to the controller to reduce the chattering phenomenon of sliding mode variable structure and to improve the accuracy of the control. Finally, the model of 20kW permanent magnet direct-drive wind turbine is built through Matlab/Simulink simulation platform to verify the control performance of the controller, and the good control performance of the controller is proved.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2453916