本文關鍵詞：直驅式風電系統(tǒng)的建模仿真與優(yōu)化控制研究

  更多相關文章： 最大功率跟蹤 粒子群優(yōu)化算法 網側逆變器 直驅式風電系統(tǒng) 復合控制器

【摘要】：隨著全球不可再生性能源的過度開采與利用,一場傳統(tǒng)能源危機正在悄然來臨。風力發(fā)電具有無污染、風能可循環(huán)利用和技術發(fā)展較成熟等優(yōu)點,正成為新能源領域發(fā)展中的一個重要方向。直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)采用變速恒頻發(fā)電方式,有效地提升了風能利用效率。再加上其穩(wěn)定性高,發(fā)電量大等優(yōu)勢,正成為風力發(fā)電研究中的熱點。本文將以直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真為主線,對最大功率追蹤控制、網側逆變器控制以及控制器參數優(yōu)化等問題進行研究。文章跟據直驅式風電系統(tǒng)的運行特性,建立風力機、永磁同步發(fā)電機、電力電子變流器和直流環(huán)節(jié)的數學模型,并探討了各部分的控制策略。在以上數學模型及控制策略基礎之上建立直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)MATLAB/SIMULINK仿真模型,驗證了該仿真模型的正確性以及各部分控制策略的有效性。針對直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率追蹤控制問題,以最佳葉尖速比法為依據,設計PID與反饋線性化復合控制器。復合控制器的仿真結果與反饋線性化控制器和傳統(tǒng)PID控制器單獨控制下的仿真結果相比,在低風速下復合控制器控制的風能利用系數和輸出功率均高于反饋線性化控制器和傳統(tǒng)PID控制器。在以上研究的基礎上,針對復合控制器PID參數和網側逆變器PI參數難以確定的問題,采用粒子群優(yōu)化算法對復合控制器及網側逆變器的各參數進行多目標尋優(yōu)。將比例參數、積分參數、超調量和誤差等所需尋優(yōu)值輸入粒子群算法程序中,得到的尋優(yōu)參數值輸入到控制系統(tǒng)并進行仿真。仿真結果表明,經粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)后的復合控制器對直驅式風電系統(tǒng)的最大功率追蹤控制效果更佳,網側逆變器的PI參數經尋優(yōu)后能使直流母線電壓更快達到穩(wěn)定值,并網的電壓與電流也很平穩(wěn)。
【關鍵詞】：最大功率跟蹤 粒子群優(yōu)化算法 網側逆變器 直驅式風電系統(tǒng) 復合控制器
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 風力發(fā)電概述10-15
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源危機與可再生能源10-11
• 1.1.2 風力發(fā)電的現狀11-13
• 1.1.3 常用風電機組的拓撲類型13-15
• 1.2 最大功率追蹤控制與網側逆變控制的研究現狀15-17
• 1.2.1 最大功率追蹤控制15-16
• 1.2.2 網側逆變器控制16-17
• 1.3 課題的背景與研究的意義17-18
• 1.3.1 課題的背景17
• 1.3.2 課題的研究意義17-18
• 1.4 本課題研究的內容18-20
• 1.4.1 本文研究的主要內容18
• 1.4.2 全文結構18-20
• 第二章 直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的數學模型20-37
• 2.1 風力機的運行特性與數學模型20-27
• 2.1.1 貝茨（Betz）極限理論20-23
• 2.1.2 風力機的數學模型23-26
• 2.1.3 風力機的運行區(qū)間26-27
• 2.2 永磁同步發(fā)電機的數學模型27-32
• 2.2.1 坐標系變換28-29
• 2.2.2 同步發(fā)電機在abc坐標系中的數學模型29-31
• 2.2.3 同步發(fā)電機在dq坐標系中的數學模型31-32
• 2.3 電力電子變流器及其直流環(huán)節(jié)的數學模型32-36
• 2.3.1 網側逆變器的數學模型32-35
• 2.3.2 直流環(huán)節(jié)數學模型35-36
• 2.4 本章小結36-37
• 第三章 直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略與仿真37-54
• 3.1 概述37-38
• 3.2 風速仿真38-40
• 3.3 風力機的控制與仿真40-43
• 3.3.1 槳距角控制40-41
• 3.3.2 風力機仿真41-43
• 3.4 永磁同步發(fā)電機的控制與仿真43-44
• 3.4.1 永磁同步發(fā)電機控制43-44
• 3.4.2 永磁同步發(fā)電機仿真44
• 3.5 變流器的控制與仿真44-50
• 3.5.1 空間脈沖寬度調制仿真44-47
• 3.5.2 機側整流器控制47
• 3.5.3 機側整流器仿真47-48
• 3.5.4 網側整流器控制48-49
• 3.5.5 網側整流器仿真49-50
• 3.6 仿真結果分析50-53
• 3.7 本章小結53-54
• 第四章 基于一種復合控制器的最大功率追蹤控制54-64
• 4.1 常見的最大功率追蹤方法54-57
• 4.1.1 基于最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制54
• 4.1.2 基于風電機組功率反饋控制的最大功率點追蹤54-56
• 4.1.3 基于爬山搜索法的最大功率點追蹤56-57
• 4.2 反饋線性化與PID復合控制器的設計57-59
• 4.2.1 反饋線性化57
• 4.2.2 李導數變換57-59
• 4.2.3 復合控制器的結構59
• 4.3 復合控制器的仿真結果及分析59-63
• 4.4 本章小結63-64
• 第五章 基于PSO優(yōu)化MPPT及網側逆變控制的仿真分析64-77
• 5.1 粒子群算法介紹64-68
• 5.1.1 粒子群優(yōu)化算法的原理64-65
• 5.1.2 粒子群算法的多目標優(yōu)化65-67
• 5.1.3 粒子群優(yōu)化算法流程67-68
• 5.2 基于PSO優(yōu)化的風力發(fā)電控制系統(tǒng)68-70
• 5.2.1 基于PSO優(yōu)化的復合控制器最大功率追蹤68-70
• 5.2.2 基于PSO優(yōu)化的網側逆變器控制70
• 5.3 仿真結果的比較與分析70-76
• 5.3.1 基于PSO優(yōu)化復合控制器的最大功率追蹤仿真分析71-73
• 5.3.2 基于PSO優(yōu)化算法的網側逆變器控制仿真分析73-76
• 5.4 本章小結76-77
• 第六章 展望與總結77-79
• 6.1 全文總結77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-82
• 附錄 碩士期間的科研與獲獎情況82-83
• 致謝83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 張梅;何國慶;趙海翔;張靠社;;直驅式永磁同步風力發(fā)電機組的建模與仿真[J];中國電力;2008年06期

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 黃慶新;風力發(fā)電并網逆變器的DSP控制系統(tǒng)研究[D];北京交通大學;2007年

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本文編號：1109380