隨著世界范圍內(nèi)的電力需求的增長,對于可再生能源的需求也在快速地增長。風(fēng)能是一種自然饋贈的永不枯竭的清潔能源,目前,風(fēng)能與其他能源相比,越來越有競爭力。眾所周知,變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)能比恒速發(fā)電機(jī)捕獲更多的風(fēng)能。然而,大部分的負(fù)載都要求電網(wǎng)設(shè)置一個固定的頻率。帶有直流斬波電路的傳統(tǒng)電壓逆變器能夠滿足負(fù)載對于電壓和頻率的要求。但是,正是由于傳統(tǒng)的電壓逆變器只能提供比輸入電壓低的輸出電壓,所以,必須增加直流斬波電路增加逆變器的升壓功能。雖然該方法下的拓?fù)潆娐肥强尚械?但是增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。Quasi-Z源逆變器的提出不僅能夠打破傳統(tǒng)逆變器的限制,而且電路拓?fù)涓雍唵?除此之外,Quasi-Z源逆變器具有更高的工作效率和更低的系統(tǒng)成本。因此,Quasi-Z源逆變器非常適用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。本文將Quasi-Z源逆變器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),對該系統(tǒng)的工作原理和控制方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,為了驗證該系統(tǒng)的有效性,給出了本系統(tǒng)的仿真結(jié)果。主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作:第一,分析了風(fēng)力發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,風(fēng)力發(fā)電模塊選用直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī),建立了基于Quasi-Z源逆變器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。闡述了Quasi-Z源逆變器的的不同的工作狀態(tài),分析了Quasi-Z源逆變器的工作原理,得出Quasi-Z源逆變器的數(shù)學(xué)表達(dá)式和升壓系數(shù)。Quasi-Z源逆變器相較于傳統(tǒng)逆變器,Quasi-Z源逆變器的結(jié)構(gòu)更加簡單,系統(tǒng)的安全性和可靠性更高。第二,利用狀態(tài)空間平均法建立Quasi-Z源逆變器的小信號模型,得出占空比到電容電壓和占空比到電感電流兩個傳遞函數(shù),并給出了Quasi-Z源逆變器的小信號流圖,簡化了小信號模型的結(jié)構(gòu)。針對永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī),建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。分析了風(fēng)能利用系數(shù)與葉尖速比的關(guān)系,并給出了其仿真結(jié)構(gòu)圖與仿真結(jié)果圖。第三,針對Quasi-Z源風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng),分析了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時的穩(wěn)態(tài)功率特性,以及并網(wǎng)過程中不同坐標(biāo)系下電壓的變換過程。將Quasi-Z源逆變器的直通工作時間以一定的規(guī)則插入到傳統(tǒng)SVPWM控制中,建立了適用于Quasi-Z源逆變器的SVPWM控制方法。運用電網(wǎng)電壓定向矢量控制技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓與電網(wǎng)電壓進(jìn)行控制,進(jìn)而實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)。第四,針對Quasi-Z源逆變器,分析了Quasi-Z源逆變器中電容和電感在Quasi-Z源逆變器工作過程中的影響,設(shè)計了LC網(wǎng)絡(luò)電容電感等參數(shù)的取值方法,并給出了基于Quasi-Z源逆變器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真。第五,提出了基于Quasi-Z源逆變器的電流預(yù)測自適應(yīng)變步長MPPT控制技術(shù)。根據(jù)Quasi-Z源逆變器的不同工作狀態(tài),建立了電流預(yù)測自適應(yīng)變步長算法的離散化數(shù)學(xué)等效模型。利用matlab/Simulink軟件對該模型進(jìn)行Quasi-Z源逆變器的并網(wǎng)仿真,給出了不同風(fēng)速情況,系統(tǒng)的電壓跟蹤效果以及并網(wǎng)結(jié)果,驗證了該MPPT算法的可行性和正確性。本文工作的主要創(chuàng)新之處有:提出了基于Quasi-Z源逆變器的電流預(yù)測的自適應(yīng)變步長MPPT控制技術(shù);建立了該算法下的Quasi-Z源逆變器的離散化數(shù)學(xué)等效模型;模擬了不同風(fēng)速情況,該算法的跟蹤效果,給出了該算法用于Quasi-Z源逆變器的并網(wǎng)控制方法。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM315;TP273
【部分圖文】：

風(fēng)能是因空氣流動做功而提供給人類能量從古時候起人們就已經(jīng)借助風(fēng)車把風(fēng)的動人們利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動機(jī)利用已經(jīng)隨著社會生產(chǎn)力水平的發(fā)展，越成為國際社會推動能源轉(zhuǎn)型、改善全球環(huán)所面臨的能源危機(jī)，而且對于減少化石能等方面具有十分重要的意義。長的能源需求與化石能源逐漸減少的矛盾關(guān)系著全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且對于氣候變所公布數(shù)據(jù)可以看出，如圖 1-1，在我國。2018 年，我國化石能源消耗比例在全能源發(fā)展戰(zhàn)略計劃》中指出，到 2030 年，生能源的比重將增加到 32%，這推動我國[1]。

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文量大，獲取方便，取之不盡，用之不竭是一種可再生清潔能源國的能源現(xiàn)狀，風(fēng)能的利用已經(jīng)成為國內(nèi)外專家和學(xué)者在能源國在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究與應(yīng)用方面都比別的國家起步晚，近年與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。風(fēng)能的使，而且為人類提供了一種清潔的可再生的能源，能夠有效減少于我國經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有促進(jìn)作用。我國無論是在處于世界前列，因此，要想改變我國的能源結(jié)構(gòu)，就必須對可的重視，促進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展。近幾年，我國風(fēng)力發(fā)電飛速是發(fā)電量都有了巨大的進(jìn)步。我國近十四年的風(fēng)力發(fā)電趨勢如圖可以看出，近年來我國的風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅速，呈逐年增中國的風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到 220，000 兆瓦[2]。僅在 2018 年，生了 188，232 兆瓦的電力。

還是發(fā)電量都有了巨大的進(jìn)步。我國近十四年的風(fēng)力發(fā)電趨勢如圖勢圖可以看出，近年來我國的風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅速，呈逐年增加7 年，中國的風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到 220，000 兆瓦[2]。僅在 2018 年，中就產(chǎn)生了 188，232 兆瓦的電力。圖 1-2 中國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量圖Fig. 1-2 China's installed wind power capacity figure

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2830526