發(fā)布時間：2018-10-04 22:42

【摘要】：隨著我國環(huán)境問題的日益嚴重。高效、清潔的風電是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。在風力發(fā)電領(lǐng)域,無刷雙饋電機相比于其它電機存在明顯優(yōu)勢,不僅擁有有刷雙饋電機的優(yōu)點:變速恒頻發(fā)電,變頻器容量小。同時由于取消了滑環(huán)和電刷,可靠性得到了很大的提升,減少了維護成本。首先,本文闡述了無刷雙饋風力發(fā)電機的發(fā)展背景與應用前景,介紹了國內(nèi)外關(guān)于無刷雙饋風力發(fā)電機的控制算法的研究現(xiàn)狀和存在的問題。其次,分析了無刷雙饋電機的運行原理,導出了三相靜止坐標系下的無刷雙饋電機數(shù)學模型。依據(jù)轉(zhuǎn)子磁場調(diào)制的特點,推導了無刷雙饋電機的級聯(lián)模型。通過坐標變換,獲得了在轉(zhuǎn)子機械速旋轉(zhuǎn)坐標系下的無刷雙饋電機數(shù)學模型,并進行了頻率和繞組折算,獲得了無刷雙饋電機的等效電路。然后,基于等效電路,提出了獨立發(fā)電模式下無刷雙饋發(fā)電機的幅頻控制算法,可以有效控制無刷雙饋風力發(fā)電機輸出電壓的幅值和頻率。為滿足并網(wǎng)要求,提出了基于移相的相位控制策略,使得無刷雙饋發(fā)電機的輸出電壓相位能夠追蹤上電網(wǎng)電壓相位,實現(xiàn)了與電網(wǎng)的柔性連接,有效減小了對電網(wǎng)的沖擊。并網(wǎng)后,本文給出了一種簡單的基于電流的有功功率控制策略,有效地對無刷雙饋風力發(fā)電機的有功功率進行了控制,并在此基礎(chǔ)上,將常規(guī)的下垂控制策略引入到無刷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中,使無刷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)能有效地提供電壓和頻率支撐,提高了系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定性。并利用SIMULINK軟件,對整個無刷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)進行了仿真分析,從原理上驗證了上述算法的正確性。最后,搭建了無刷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的實驗平臺。進行了離網(wǎng)和并網(wǎng)實驗,并模擬風力發(fā)電系統(tǒng)的最大風能追蹤特性進行了相關(guān)實驗。并對實驗波形進行了分析,實驗的結(jié)果很好的證明文中關(guān)于無刷雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制算法的正確性。
[Abstract]:With the increasingly serious environmental problems in China. Efficient and clean wind power is an important part of sustainable development strategy in China. In the field of wind power generation, brushless doubly-fed machines have obvious advantages over other motors, not only have the advantages of brushless doubly-fed machines: variable speed constant frequency generation, inverter capacity is small. At the same time, the reliability is greatly improved and the maintenance cost is reduced because of the removal of the slider and the brush. Firstly, this paper describes the development background and application prospect of brushless doubly-fed wind turbine, and introduces the research status and existing problems of the control algorithm of brushless doubly-fed wind turbine at home and abroad. Secondly, the operation principle of brushless doubly-fed machine is analyzed, and the mathematical model of brushless doubly-fed machine in three-phase static coordinate system is derived. According to the characteristics of rotor magnetic field modulation, the cascade model of brushless doubly-fed machine is derived. Through coordinate transformation, the mathematical model of brushless doubly-fed machine in rotating coordinate system of rotor mechanical speed is obtained, and the equivalent circuit of brushless doubly-fed machine is obtained by converting frequency and winding. Then, based on the equivalent circuit, an amplitude frequency control algorithm for brushless doubly-fed generator in independent generation mode is proposed, which can effectively control the amplitude and frequency of the output voltage of the brushless doubly-fed wind generator. In order to meet the requirements of grid connection, a phase shift based phase control strategy is proposed, which makes the output voltage phase of the brushless doubly-fed generator track the voltage phase of the upper grid, realizes the flexible connection with the grid, and effectively reduces the impact on the power grid. After grid-connected, a simple active power control strategy based on current is presented, which can effectively control the active power of brushless doubly-fed wind turbine. The conventional droop control strategy is introduced into the brushless doubly-fed wind power generation system. The brushless doubly-fed wind power generation system can effectively provide voltage and frequency support and improve the stability of the system voltage and frequency. The simulation analysis of the whole brushless doubly-fed wind power generation system is carried out by using SIMULINK software, and the correctness of the above algorithm is verified in principle. Finally, the experimental platform of brushless doubly-fed wind power generation system is built. Off-grid and grid-connected experiments were carried out, and experiments were carried out to simulate the maximum wind energy tracing characteristics of wind power generation system. The experimental waveform is analyzed and the experimental results show that the control algorithm of the brushless doubly-fed wind power generation system is correct.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315

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本文編號：2252158