隨著工業(yè)發(fā)展,化石能源被過度開采使用,其已對當(dāng)今世界的生態(tài)環(huán)境和人類的生存環(huán)境提出了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對化石能源所帶來的一系列問題,世界能源正在向低碳化、無碳化的方向轉(zhuǎn)變。風(fēng)能作為一種清潔能源,正在全球大規(guī)模的應(yīng)用,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也得到迅速發(fā)展。目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要采用的雙饋感應(yīng)發(fā)電機具有可靠性低、維護(hù)頻繁等缺點,永磁同步發(fā)電機存在變頻器容量高、成本高,控制難度大等問題。無刷雙饋發(fā)電機成本低,維護(hù)難度小,在大型風(fēng)力發(fā)電機組和海上風(fēng)電領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文以國家自然科學(xué)基金重點項目“籠障轉(zhuǎn)子耦合雙定子模塊化無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”(項目編號:51537007)為背景,提出一種適用于雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的直接功率控制方法,本文的研究內(nèi)容和所得結(jié)果如下:首先,通過查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn),對本文研究的背景、意義和發(fā)展情況進(jìn)行綜述,對目前風(fēng)力發(fā)電機的缺陷進(jìn)行分析,據(jù)此確定研究對象—雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機,并深入研究了雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)、運行方式和能量傳遞。其次,根據(jù)單定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的特殊結(jié)構(gòu),建立了雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機靜止a-b-c坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型和旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型,并給出了基于旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型的等效電路,通過仿真分析,驗證了模型的正確性。此外,將直接功率控制方法應(yīng)用到雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機的功率跟蹤控制中,深入研究了直接功率控制策略和瞬時功率理論,在此基礎(chǔ)上分析兩電平變流器輸出的空間電壓矢量及其效果,確定了扇區(qū)劃分方式并制定了矢量選擇表,并搭建了仿真模型。直接功率控制方法既可實現(xiàn)該新型發(fā)電機的功率跟蹤控制,也可以實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。最后,基于傳統(tǒng)直接功率控制方法,用三電平變流器代替兩電平變流器給控制繞組供電,分析了三電平變流器輸出的各種空間電壓矢量,根據(jù)有效矢量分布重新劃分了12扇區(qū)并制定了矢量選擇表,仿真驗證了功率跟蹤控制的精確性。在此基礎(chǔ)上,加入功率誤差比較信號,重新制定了矢量選擇表。改進(jìn)后的控制效果有了顯著提升,控制精度明顯改善,功率被有效的控制在滯環(huán)寬度內(nèi)。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

圖 1.2 風(fēng)電場中風(fēng)力發(fā)電機實物圖Fig. 1.2 Wind turbine physical map in wind farm需求的刺激作用下，全球風(fēng)電的產(chǎn)量和用量不斷增加，當(dāng)年達(dá)到了而在此發(fā)展過程中，亞洲的速度最快，很多國家都增加了對清潔能[12]

圖1.3兩臺繞線式感應(yīng)電機的同軸串級連接Fig.1.3Coaxialcascadeconnectionoftwowindinginductionmotors

Hunt[18]對串極感應(yīng)電機進(jìn)行了改良，如圖 1.4 所示，他將兩個電定子上有兩套繞組，且極數(shù)不同。Creedy, Broadway[19]等人對定、轉(zhuǎn)子善，進(jìn)而使電機的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了簡化，通過調(diào)節(jié)電阻值，能夠讓電機啟動好的滿足相關(guān)的穩(wěn)定性要求[20]。Heyne 設(shè)計出一種無刷雙饋電機樣機，結(jié)構(gòu)是軸向疊片(ATA)結(jié)構(gòu)，改善了電機的運行效果。上世紀(jì)八十1]進(jìn)行此方面研究過程中應(yīng)用了電壓幅值可調(diào)的變頻器，從而有效的提高統(tǒng)的性能水平。

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本文編號：2812549