本文關(guān)鍵詞：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模及其控制策略

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【摘要】：當(dāng)今社會(huì),能源短缺以及環(huán)境污染兩大問題已受到了世界各國的關(guān)注,綠色無污染的可再生能源是解決這兩大問題的重要途徑,因此在全世界得到了大規(guī)模的開發(fā)與應(yīng)用。風(fēng)能作為一種可再生能源,以其具有綠色無污染、資源廣泛以及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),近年來達(dá)到了迅猛發(fā)展,成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。目前,風(fēng)電市場中主要由雙饋型風(fēng)電機(jī)組和直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組組成,而永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及并網(wǎng)控制靈活等優(yōu)點(diǎn),已成為目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域主要發(fā)展方向之一。本文以永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,主要對系統(tǒng)的建模以及控制策略展開研究,并著重研究了系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤和并網(wǎng)控制等問題。論文首先介紹了目前國內(nèi)外風(fēng)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及風(fēng)電技術(shù)研究現(xiàn)狀,著重對比了目前變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的兩大主流機(jī)型雙饋型和直驅(qū)型的優(yōu)缺點(diǎn)；其次介紹了直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的組成以及變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并采用基于全功率背靠背雙PWM變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為本論文研究的核心結(jié)構(gòu)；緊接著分析了系統(tǒng)各部分的原理特性和運(yùn)行機(jī)理,并建立了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,包括風(fēng)力機(jī)模型、永磁同步發(fā)電機(jī)模型、直流環(huán)節(jié)模型、全功率變流器模型,對后續(xù)研究內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。第三章分析了系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器的主要功能以及相應(yīng)的控制策略。對機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤進(jìn)行了詳細(xì)分析并對現(xiàn)有的策略進(jìn)行了改進(jìn),具體控制策略采用了轉(zhuǎn)速外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制方式：轉(zhuǎn)速外環(huán)采用最大風(fēng)能跟蹤策略,電流內(nèi)環(huán)則采用零d軸控制策略實(shí)現(xiàn)對同步發(fā)電機(jī)的控制。對于變流器的控制則采用SVPWM調(diào)制方式,最終在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型,對機(jī)側(cè)控制策略進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了機(jī)側(cè)最大風(fēng)能跟蹤控制策略和雙閉環(huán)控制策略的正確性和有效性。第四章著重分析了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制問題,電網(wǎng)側(cè)控制策略采用了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制。電壓外環(huán)主要為了穩(wěn)定直流母線電壓,電流內(nèi)環(huán)則采用了基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制實(shí)現(xiàn)對并網(wǎng)有功和無功功率控制問題。針對風(fēng)速變化時(shí)直流側(cè)電容電壓因兩側(cè)功率不平衡導(dǎo)致電壓出現(xiàn)波動(dòng)的問題,提出了一中采用協(xié)調(diào)控制的控制策略,即將發(fā)電機(jī)輸出的有功功率反饋到網(wǎng)側(cè)控制量,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流電壓的目的。同樣在Simulink中搭建了網(wǎng)側(cè)的模型,并對網(wǎng)側(cè)兩種控制策略進(jìn)行了分別仿真分析,驗(yàn)證了協(xié)調(diào)控制策略的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 直驅(qū)式 永磁發(fā)電機(jī) 最大風(fēng)能跟蹤 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題研究的背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀13-14
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類14-15
• 1.3.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)15-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第2章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行原理及其數(shù)學(xué)模型19-36
• 2.1 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本組成19-20
• 2.2 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-24
• 2.2.1 機(jī)側(cè)不可控整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-22
• 2.2.2 背靠背PWM電壓型變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)22-24
• 2.3 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各部分的數(shù)學(xué)模型24-35
• 2.3.1 風(fēng)力機(jī)模型24-26
• 2.3.2 永磁同步發(fā)電機(jī)模型26-32
• 2.3.3 直流環(huán)節(jié)32-33
• 2.3.4 全功率變流器模型33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器控制36-54
• 3.1 機(jī)側(cè)變流器系統(tǒng)的需求36-37
• 3.2 最大功率跟蹤策略37-43
• 3.2.1 最佳葉尖速比控制算法37-38
• 3.2.2 爬山搜索法38-40
• 3.2.3 功率信號反饋法40-41
• 3.2.4 功率信號反饋法的優(yōu)化41-43
• 3.3 系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器控制策略43-46
• 3.3.1 電機(jī)側(cè)變流器的矢量控制43-44
• 3.3.2 基于零d軸電流的機(jī)側(cè)變流器控制44-46
• 3.4 機(jī)側(cè)控制策略仿真分析46-53
• 3.4.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)仿真系統(tǒng)46-47
• 3.4.2 風(fēng)力機(jī)的仿真模型47-48
• 3.4.3 機(jī)側(cè)PWM整流器控制控制模塊48-49
• 3.4.4 仿真結(jié)果分析49-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)控制54-72
• 4.1 網(wǎng)側(cè)變流器系統(tǒng)的需求54
• 4.2 網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略54-59
• 4.2.1 網(wǎng)側(cè)變流器基本工作原理54-56
• 4.2.2 基于電網(wǎng)電壓定向矢量控制56-59
• 4.3 網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變流器協(xié)調(diào)控制59-62
• 4.3.1 網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變流器運(yùn)行特性分析60-61
• 4.3.2 基于協(xié)調(diào)控制思想的網(wǎng)側(cè)變流器改進(jìn)控制策略61-62
• 4.4 網(wǎng)側(cè)變流控制系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析62-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第5章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-81
• 附件81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉波;金昊;;永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變換器前饋補(bǔ)償控制[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2014年15期

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本文編號：1011924