本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率跟蹤及空載并網(wǎng)控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：世界各國在工業(yè)化發(fā)展的道路上飛速奔馳。隨著化石能源的逐漸枯竭和大量消耗化石能源所帶來的日益惡化的環(huán)境問題,已成為困擾我們的兩大難題,人類面臨的選擇只有一個,那就是能源轉(zhuǎn)型,發(fā)展可再生的清潔能源。風(fēng)能作為一種無任何污染的能源形式,得到了充分的發(fā)展,對解決世界性的能源問題有著特殊的意義。步入21世紀(jì)以來全球大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè),風(fēng)電總裝機(jī)容量連續(xù)大幅上漲,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也推陳出新。隨著單機(jī)容量的不斷擴(kuò)大,如何有效的利用風(fēng)能,提升機(jī)組的發(fā)電效率一直是風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點問題。此外,大容量機(jī)組并網(wǎng)時刻對電網(wǎng)的影響也不容忽視,因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)也成為了風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是目前風(fēng)電場采用最為廣泛的機(jī)型,其特點是能夠?qū)崿F(xiàn)變速恒頻運(yùn)行,并且變頻器功率僅為機(jī)組額定功率的1/3,相比于全功率變流器的其他機(jī)型大大節(jié)約了成本。本文主要針對此機(jī)型的一些問題作出研究。本文依據(jù)風(fēng)電機(jī)組的實際運(yùn)行數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)其實際發(fā)出功率要小于理想情況,為提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率,本文對其控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究,并給出優(yōu)化方案。本文簡單介紹了最大風(fēng)能捕獲的控制原理,通過分析功率損耗對最大風(fēng)能捕獲的影響,針對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提出了考慮功率損耗的最大功率跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)控制策略。推導(dǎo)了考慮鐵耗的雙饋發(fā)電機(jī)(double fed induction generator,DFIG)在兩相d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并在SIMULINK中搭建了DFIG及其控制部分整體的仿真模型。通過對比分析考慮功率損耗與不考慮功率損耗的最大功率跟蹤控制策略下的仿真波形,得出在考慮功率損耗時能使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)風(fēng)速的最大功率點上,實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的結(jié)論。本文針對仿真軟件中沒有能夠空載運(yùn)行的DFIG模型的問題,推導(dǎo)了其空載運(yùn)行時在兩相d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,同樣在仿真軟件中搭建出來,用以DFIG空載并網(wǎng)控制策略的仿真研究,并通過基于此模型的仿真與理論分析,驗證了此模型的正確性。搭建了以直流機(jī)帶動DFIG的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實驗平臺,主要包括:IPM驅(qū)動電路、IPM外圍保護(hù)電路、檢測與調(diào)理電路、過零檢測電路、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電路、故障信號處理電路、并網(wǎng)裝置,并詳細(xì)介紹了各電路的工作原理及功能。以DSPF2812為主控芯片,在CCS3.3上編寫了DFIG控制的程序,主要包括主程序和各功能子程序。然后在硬件平臺上對程序進(jìn)行了調(diào)試。最后,通過對實驗結(jié)果的分析,證明了本文所提理論的正確性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋發(fā)電機(jī) 最大功率跟蹤 空載并網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景及意義11-13
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀13-15
• 1.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與概述15-18
• 1.3.1 并網(wǎng)技術(shù)15-17
• 1.3.2 最大功率跟蹤技術(shù)17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 最大風(fēng)能捕獲理論19-41
• 2.1 風(fēng)力機(jī)模型19-20
• 2.2 DFIG的數(shù)學(xué)模型20-25
• 2.2.1 坐標(biāo)變換原理20-22
• 2.2.2 DFIG的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.3 基于功率曲線法的MPPT原理25-28
• 2.3.1 風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行區(qū)域25-26
• 2.3.2 最大風(fēng)能捕獲原理26-28
• 2.3.3 功率參考值的計算28
• 2.4 損耗功率對MPPT控制策略的影響及改進(jìn)28-29
• 2.4.1 損耗對最大風(fēng)能捕獲的影響28-29
• 2.4.2 改進(jìn)方法29
• 2.5 DFIG的MPPT控制策略與仿真29-39
• 2.5.1 考慮鐵耗的DFIG模型29-31
• 2.5.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真模型搭建31-32
• 2.5.3 電網(wǎng)電壓定向的矢量控制系統(tǒng)32
• 2.5.4 電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計32-33
• 2.5.5 功率外環(huán)控制器的設(shè)計33-35
• 2.5.6 仿真研究35-39
• 2.6 小結(jié)39-41
• 第三章 DFIG空載并網(wǎng)系統(tǒng)研究41-49
• 3.1 DFIG的空載并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型41-48
• 3.1.1 空載數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)41-42
• 3.1.2 DFIG空載并網(wǎng)前仿真模型搭建42-44
• 3.1.3 空載仿真研究44-48
• 3.2 小結(jié)48-49
• 第四章 DFIG實驗平臺硬件設(shè)計49-63
• 4.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)實驗平臺整體結(jié)構(gòu)49-50
• 4.2 DFIG及直流電動機(jī)參數(shù)50
• 4.3 智能功率模塊(IPM)50-53
• 4.3.1 智能功率模塊(IPM)電路結(jié)構(gòu)50-51
• 4.3.2 驅(qū)動電路51-53
• 4.4 檢測電路53-56
• 4.4.1 交流信號檢測與調(diào)理電路53-54
• 4.4.2 過零檢測電路54-55
• 4.4.3 旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電路55-56
• 4.5 并網(wǎng)裝置56
• 4.6 控制器DSPF281256-58
• 4.7 保護(hù)電路58-61
• 4.7.1 IPM保護(hù)電路58-60
• 4.7.2 故障信號處理電路60-61
• 4.8 小結(jié)61-63
• 第五章 基于DSP的DFIG控制器軟件設(shè)計63-75
• 5.1 開發(fā)環(huán)境CCS3.3 簡介63
• 5.2 軟件程序設(shè)計63-64
• 5.3 主程序設(shè)計64-65
• 5.4 子程序設(shè)計65-72
• 5.4.1 TI周期中斷子程序設(shè)計65-66
• 5.4.2 電壓、電流AD采樣及校正子程序66-67
• 5.4.3 轉(zhuǎn)速測量與轉(zhuǎn)子位置角測量子程序67-69
• 5.4.4 比例積分控制器(PI)程序設(shè)計69-70
• 5.4.5 空載并網(wǎng)子程序70-71
• 5.4.6 MPPT控制子程序71
• 5.4.7 脫網(wǎng)運(yùn)行子程序71-72
• 5.4.8 SVPWM調(diào)制子程序72
• 5.5 PWM脈沖信號的死區(qū)時間設(shè)置72-73
• 5.6 小結(jié)73-75
• 第六章 實驗結(jié)果與分析75-87
• 6.1 實驗平臺調(diào)試波形75-77
• 6.1.1 調(diào)理電路波形75-76
• 6.1.2 過零檢測電路波形76
• 6.1.3 轉(zhuǎn)子零位置角檢測76-77
• 6.1.4 SVPWM波控制信號波形77
• 6.2 空載并網(wǎng)實驗77-80
• 6.3 功率控制實驗80-82
• 6.4 功率損耗對MPPT的影響實驗82-85
• 6.4.1 機(jī)械損耗的測量實驗82-83
• 6.4.2 鐵耗的測量實驗83
• 6.4.3 功率損耗對MPPT的影響實驗83-85
• 6.5 小結(jié)85-87
• 總結(jié)與展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果95

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