本文關鍵詞：永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)變流器優(yōu)化控制策略研究

  更多相關文章： 永磁直驅(qū)風電系統(tǒng) 直接電流控制 變流器控制技術(shù) 滑�？刂萍夹g(shù)

【摘要】：全球范圍內(nèi)的環(huán)境日益惡化和能源危機的凸顯,迫使人類開發(fā)利用可再生能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油、化石等能源。這是世界各國所達成的共識,是未來社會發(fā)展不可阻擋的趨勢。風能是最常見的可再生能源之一。風電產(chǎn)業(yè)具有清潔、可靠、易于安裝且不依賴進口等優(yōu)點,近二十年風力發(fā)電技術(shù)迅猛地在全球范圍內(nèi)的發(fā)展起來。隨著風力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展,永磁同步發(fā)電機(Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG)以其效率高、轉(zhuǎn)動慣量小、可靠性高等諸多優(yōu)點,而被現(xiàn)代風力發(fā)電機組所采用。研究永磁式直驅(qū)風力發(fā)電機的控制策略,從而提高風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量顯得尤為重要。本文針對永磁直驅(qū)發(fā)電機系統(tǒng)控制的相關問題,采用了一種改進的直接電流控制策略,在電網(wǎng)側(cè)利用PQ控制實現(xiàn)風電機組的并網(wǎng)。并通過在Matlab/Simulink上建立系統(tǒng)的數(shù)學仿真模型進行實驗調(diào)試。經(jīng)仿真分析,該策略能有效的減小系統(tǒng)諧波和定子電流不平衡問題,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外,基于該策略研制了高效的風電變流器,將其應用到5kW直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)中。經(jīng)實驗測試,所得結(jié)果驗證控制方法的可行性和高效性,并且該變流器能的減小并網(wǎng)沖擊、加快系統(tǒng)動態(tài)響、提高并網(wǎng)電能質(zhì)量。永磁直驅(qū)風力發(fā)電機具有多變量、非線性及強耦合的特點,因此系統(tǒng)的參數(shù)變化會對矢量控制產(chǎn)生影響。本文針對此問題設計了功率滑�？刂破�,該控制器采用了滯環(huán)函數(shù),使狀態(tài)的交替周期被延遲,在一定程度上解決了系統(tǒng)以極高頻率切換的實際問題,系統(tǒng)的軌線將較精確地在滑動流形的給定范圍內(nèi)運動。實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)能夠較精確地跟蹤給定的有功功率,系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的動態(tài)性、穩(wěn)定性和魯棒性。
【關鍵詞】：永磁直驅(qū)風電系統(tǒng) 直接電流控制 變流器控制技術(shù) 滑�？刂萍夹g(shù)
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題背景8-9
• 1.1.1 永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)的特點8
• 1.1.2 永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)的變流器控制技術(shù)8-9
• 1.2 風力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 恒速恒頻與變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)9-10
• 1.2.2 變頻恒速風力發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容12-13
• 2 永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)的基本理論及控制策略13-36
• 2.1 永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)的原理13-21
• 2.1.1 永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)的變流器結(jié)構(gòu)原理13-15
• 2.1.2 風力機的數(shù)學模型15-17
• 2.1.3 永磁同步發(fā)電機的數(shù)學模型17-20
• 2.1.4 同步旋轉(zhuǎn)坐標系下PMSG的數(shù)學模型20-21
• 2.2 SVPWM控制原理與實現(xiàn)21-29
• 2.2.1 空間電壓矢量脈寬調(diào)制原理22-25
• 2.2.2 SVPWM控制的MATLAB的仿真實現(xiàn)25-29
• 2.3 電機側(cè)變流器的控制策略29-32
• 2.3.1 電機側(cè)變流器矢量控制29-31
• 2.3.2 改進的機側(cè)變流器控制31-32
• 2.4 仿真結(jié)果分析對比32-35
• 2.4.1 機側(cè)仿真32-34
• 2.4.2 改進的直接電流控制策略結(jié)果對比34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 3 風力發(fā)電機功率滑模控制器設計36-47
• 3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的基本原理36-40
• 3.1.1 滑動模態(tài)的定義及其原理36-37
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的定義37-38
• 3.1.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制的設計原理38-39
• 3.1.4 滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中抖振效應39-40
• 3.2 功率動態(tài)滑�？刂破髟O計40-42
• 3.2.1 功率動態(tài)滑�？刂破鞯脑O計原理40-41
• 3.2.2 滯環(huán)控制函數(shù)抑制抖振的實現(xiàn)41-42
• 3.3 采用功率滑模控制器的系統(tǒng)仿真分析42-45
• 3.3.1 有功功率的動態(tài)調(diào)節(jié)仿真42-44
• 3.3.2 發(fā)電機轉(zhuǎn)子位置變化響應仿真44-45
• 3.4 本章分析45-47
• 4 并網(wǎng)變流器的工作原理及控制策略47-58
• 4.1 電網(wǎng)側(cè)變流器的基本工作原理47-48
• 4.2 電網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學模型48-52
• 4.3 電網(wǎng)側(cè)變流器的PQ控制52-53
• 4.4 并網(wǎng)仿真結(jié)果分析53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)硬件平臺的調(diào)試58-63
• 5.1 硬件系統(tǒng)和實驗環(huán)境58-59
• 5.2 直驅(qū)風電系統(tǒng)的實驗調(diào)試59-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-64
• 參考文獻64-66
• 攻讀碩士學位期間學術(shù)論文及科研情況66-67
• 致謝67

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