發(fā)布時間：2017-05-18 04:02

  本文關(guān)鍵詞：直驅(qū)風(fēng)電機組子控制器的無擾切換研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著化石能源的日益消耗和環(huán)境污染的加重,風(fēng)力發(fā)電作為一種新型的可再生能源,因其具有發(fā)電成本低、對環(huán)境無污染等優(yōu)點,越來越受到世界各國研究者的重視。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電以其結(jié)構(gòu)優(yōu)點,成為了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最具發(fā)展?jié)摿Φ姆绞街伙L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個具有多工況、多控制器的復(fù)合型控制系統(tǒng),不同工況的轉(zhuǎn)換具有隨機性,子控制器之間能否無擾切換,對系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性顯得尤為重要。本文將以風(fēng)電機組運行過程中的兩個典型工況的子控制器作為研究對象,重點對子控制器的切換策略進(jìn)行研究,主要工作如下：(1)本文介紹了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀,重點闡述了在風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速前后的兩個工況下,子控制器及其切換策略的研究現(xiàn)狀。基于對直驅(qū)式永磁風(fēng)電機組基本結(jié)構(gòu)以及工作原理的深入研究分析,建立了風(fēng)力機、發(fā)電機以及變流器的數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)子控制器的設(shè)計以及切換策略的研究奠定了基礎(chǔ)。(2)基于對風(fēng)速在額定風(fēng)速上下的兩個工況,對子控制器的控制策略進(jìn)行研究,并基于Matlab/Simulink搭建仿真模型。在風(fēng)速低于額定風(fēng)速的最大風(fēng)能追蹤階段,采用基于電機轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制調(diào)制策略,對機側(cè)變流器進(jìn)行控制,實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲,采用基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制調(diào)制策略,對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制,實現(xiàn)有、無功功率的解耦控制,保證直流側(cè)電壓保持穩(wěn)定：在風(fēng)速高于額定風(fēng)速的恒功率控制階段,采用基于模糊算法的變槳距控制,實現(xiàn)減少風(fēng)能吸收,使輸出功率穩(wěn)定在額定功率的控制目標(biāo)。(3)基于對子控制器切換過渡過程控制系統(tǒng)控制量突變的特點及原因的深入研究,采用自抗擾控制器安排電機轉(zhuǎn)子電流過渡過程,達(dá)到抑制切換過程中引起的電機轉(zhuǎn)子電流突變的切換控制目標(biāo),降低了由于子控制器切換引起的輸出功率突變,提高了發(fā)電質(zhì)量。并基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,驗證了子控制器切換策略的可行性。(4)針對自抗擾控制器參數(shù)較多,整定較為復(fù)雜的特點,引入粒子群算法基于風(fēng)電仿真模型對自抗擾控制器參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)整定。仿真結(jié)果表明了粒子群算法對自抗擾控制器參數(shù)整定的有效性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 永磁發(fā)電機 無擾切換 自抗擾控制
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 課題意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 風(fēng)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)15-17
• 1.3.2 永磁風(fēng)電系統(tǒng)控制策略研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.3 控制器間無擾切換研究發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容21-23
• 2 直驅(qū)式永磁風(fēng)電機組運行原理與建模23-35
• 2.1 直驅(qū)式風(fēng)電機組的基本結(jié)構(gòu)和運行原理23
• 2.2 直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)主要組成部分?jǐn)?shù)學(xué)模型23-33
• 2.2.1 風(fēng)力機數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.2 永磁同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型25-30
• 2.2.3 變流器數(shù)學(xué)模型30-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 3 直驅(qū)風(fēng)電機組子控制器設(shè)計與仿真分析35-61
• 3.1 最大風(fēng)能跟蹤階段控制器設(shè)計35-49
• 3.1.1 最大風(fēng)能跟蹤原理35
• 3.1.2 矢量控制調(diào)制策略35-39
• 3.1.3 變流器控制策略分析39-42
• 3.1.4 建模與仿真分析42-49
• 3.2 恒功率運行階段控制器設(shè)計49-59
• 3.2.1 變槳距控制策略分析49-50
• 3.2.2 模糊控制原理50-51
• 3.2.3 基于模糊算法的槳距角控制器設(shè)計51-55
• 3.2.4 建模與仿真分析55-59
• 3.3 本章小結(jié)59-61
• 4 基于自抗擾算法的子控制器切換研究61-77
• 4.1 自抗擾控制的基本原理61-65
• 4.1.1 跟蹤微分器TD62-63
• 4.1.2 擴張狀態(tài)觀測器ESO63-64
• 4.1.3 非線性狀態(tài)誤差反饋控制律NLSEF64
• 4.1.4 自抗擾控制算法分析64-65
• 4.2 子控制器切換算法分析65-70
• 4.2.1 子控制器切換過程特點65-68
• 4.2.2 自抗擾切換控制器設(shè)計68-70
• 4.3 自抗擾控制器的參數(shù)整定70-72
• 4.3.1 跟蹤微分器TD參數(shù)整定71
• 4.3.2 擴張狀態(tài)觀測器ESO參數(shù)整定71
• 4.3.3 非線性反饋控制律NLSEF參數(shù)整定71-72
• 4.4 建模與仿真分析72-75
• 4.5 本章小結(jié)75-77
• 5 基于粒子群算法的自抗擾切換控制器參數(shù)優(yōu)化77-85
• 5.1 粒子群算法理論分析77-79
• 5.1.1 粒子群算法基本原理77
• 5.1.2 粒子群算法參數(shù)設(shè)置77-78
• 5.1.3 粒子群算法基本流程78-79
• 5.2 自抗擾控制器參數(shù)優(yōu)化79-80
• 5.2.1 適應(yīng)度函數(shù)的選取80
• 5.2.2 參數(shù)初始化80
• 5.3 仿真結(jié)果分析80-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 6 結(jié)論85-87
• 6.1 工作總結(jié)85
• 6.2 不足與展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果91-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

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本文編號：375053