本文關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京交通大學(xué)》 2010年

儲(chǔ)能型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制研究

王文亮  

【摘要】： 風(fēng)力發(fā)電是可再生能源發(fā)電中解決當(dāng)前世界環(huán)境污染和能源危機(jī)問(wèn)題最有效途徑之一,也是最具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。由于風(fēng)速具有隨機(jī)波動(dòng)性,因此風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)很大,這對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)負(fù)面影響。目前,新的電網(wǎng)規(guī)則均要求并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組具有一定的低電壓穿越能力,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重短路故障時(shí),并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組能夠不脫網(wǎng)運(yùn)行,同時(shí)可以向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率。隨著我國(guó)GW級(jí)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè),風(fēng)電規(guī)模的不斷增大以及風(fēng)電的電網(wǎng)穿透率不斷上升,風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的波動(dòng)性給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的不利影響亟待解決。本文以臺(tái)達(dá)電力電子科教發(fā)展計(jì)劃基金和電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“儲(chǔ)能型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制研究”為課題背景,基于永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組,主要研究了應(yīng)用電池儲(chǔ)能提高機(jī)組的低電壓穿越能力和平滑風(fēng)力發(fā)電輸出功率,以有效改善大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。 首先,根據(jù)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的工作原理,提出了雙PWM變流器的控制策略,設(shè)計(jì)了三相電壓軟件鎖相環(huán)SPLL,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了風(fēng)能最大功率跟蹤控制、SPLL、SVPWM控制算法和雙PWM變流器控制策略的正確性和有效性。 其次,分析了VRB具有的特點(diǎn),并根據(jù)VRB工作原理,搭建了其等效電路模型,通過(guò)仿真驗(yàn)證了其良好的充放電特性。分別對(duì)在機(jī)組直流側(cè)增加卸荷電阻和儲(chǔ)能電池兩種提高機(jī)組低電壓穿越能力的方法進(jìn)行了分析和系統(tǒng)建模,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了這兩種控制策略的正確性。搭建了在風(fēng)電場(chǎng)出口處集中配置VRB儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的仿真模型,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提出儲(chǔ)能系統(tǒng)變流器控制策略的正確性和有效性。 最后,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì),搭建了應(yīng)用電池儲(chǔ)能平滑風(fēng)電輸出功率的小功率系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了應(yīng)用電池儲(chǔ)能夠快速吞吐風(fēng)力發(fā)電輸出功率,有效平滑風(fēng)力發(fā)電輸出功率,以及所提出控制策略的正確性和有效性。 本文所做的研究工作,為永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提高低電壓穿越能力和提高并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性提供了一定的理論參考依據(jù),為工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

致謝5-6

中文摘要6-7

ABSTRACT7-12

1 緒論12-30

1.1 風(fēng)力發(fā)電研究的背景與意義12-13

1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展與現(xiàn)狀13-17

1.2.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀13-15

1.2.2 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀15-17

1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展17-27

1.3.1 風(fēng)力機(jī)功率控制技術(shù)18-19

1.3.2 典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類19-22

1.3.3 風(fēng)能最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制介紹22-24

1.3.4 大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行亟待解決的問(wèn)題24-27

1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容27-30

2 雙PWM型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制30-58

2.1 PWM型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)30-32

2.2 風(fēng)速與風(fēng)力機(jī)模型以及仿真實(shí)現(xiàn)32-38

2.2.1 風(fēng)速模型與仿真實(shí)現(xiàn)32-33

2.2.2 風(fēng)力機(jī)模型與仿真實(shí)現(xiàn)33-37

2.2.3 槳距角控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)37-38

2.3 風(fēng)電機(jī)組變速恒頻運(yùn)行特性38-39

2.3.1 最大功率跟蹤運(yùn)行方式38

2.3.2 額定功率運(yùn)行方式38-39

2.4 PWM變流器控制策略39-43

2.4.1 電機(jī)側(cè)變流器控制策略39-41

2.4.2 電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略41-43

2.5 SVPWM技術(shù)原理與仿真實(shí)現(xiàn)43-51

2.5.1 SVPWM調(diào)制技術(shù)原理43-46

2.5.2 SVPWM算法實(shí)現(xiàn)46-49

2.5.3 SVPWM建模與仿真49-51

2.6 三相電壓軟件鎖相環(huán)仿真實(shí)現(xiàn)51-53

2.7 雙PWM型永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)建模與仿真分析53-56

2.8 本章小結(jié)56-58

3 釩電池?cái)?shù)學(xué)建模與仿真實(shí)現(xiàn)58-70

3.1 釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)58-65

3.1.1 儲(chǔ)能技術(shù)種類與比較分析58-62

3.1.2 釩電池儲(chǔ)能特點(diǎn)62-63

3.1.3 釩電池在大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用63

3.1.4 我國(guó)釩電池的研發(fā)概況及展望63-65

3.2 釩電池工作原理65

3.3 釩電池等效電路與數(shù)學(xué)模型65-67

3.4 釩電池的充放電特性仿真分析67-68

3.5 本章小結(jié)68-70

4 直流側(cè)增加釩電池儲(chǔ)能的永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)70-82

4.1 適用于永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)Crowbar保護(hù)方案分析70

4.2 直流側(cè)增加卸荷電阻提高低電壓穿越能力70-76

4.2.1 卸荷電阻電路控制策略70-72

4.2.2 增加卸荷電阻系統(tǒng)建模與仿真結(jié)果分析72-76

4.3 直流側(cè)增加釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)建模與仿真76-81

4.3.1 釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略77

4.3.2 增加釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)建模77-78

4.3.3 增加釩電池儲(chǔ)能提高低電壓穿越能力仿真結(jié)果分析78-80

4.3.4 增加釩電池儲(chǔ)能平滑電機(jī)輸出功率仿真結(jié)果分析80-81

4.4 本章小結(jié)81-82

5 基于釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)功率控制系統(tǒng)82-90

5.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方案比較82

5.2 風(fēng)電場(chǎng)出口處集中配置釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)建模與仿真82-88

5.2.1 帶釩電池儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)82-83

5.2.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)化等效83

5.2.3 釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略83-85

5.2.4 系統(tǒng)建模與仿真結(jié)果分析85-88

5.3 本章小結(jié)88-90

6 儲(chǔ)能系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)90-110

6.1 主電路硬件電路設(shè)計(jì)90-97

6.1.1 主功率開(kāi)關(guān)器件的選擇91

6.1.2 交流側(cè)電感的設(shè)計(jì)91-96

6.1.3 三相VSR直流側(cè)電容設(shè)計(jì)96-97

6.2 基于DSP2812控制電路硬件設(shè)計(jì)97-104

6.2.1 SEED-DPS2812M型DSP控制器的特性簡(jiǎn)介97-98

6.2.2 電壓電流采樣信號(hào)電路設(shè)計(jì)98-99

6.2.3 IPM驅(qū)動(dòng)外圍保護(hù)電路的設(shè)計(jì)99-103

6.2.4 繼電器控制電路103-104

6.3 基于DSP控制電路的軟件設(shè)計(jì)104-109

6.3.1 變流器控制主程序設(shè)計(jì)104-105

6.3.2 中斷服務(wù)程序105-106

6.3.3 三相電壓SPLL程序設(shè)計(jì)106-107

6.3.4 功率濾波程序設(shè)計(jì)107

6.3.5 PI調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)107-108

6.3.6 SVPWM程序設(shè)計(jì)108-109

6.4 本章小結(jié)109-110

7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析110-118

7.1 系統(tǒng)硬件組成110-111

7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與波形分析111-116

7.2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電特性實(shí)驗(yàn)111-114

7.2.2 電池儲(chǔ)能平滑風(fēng)電輸出功率實(shí)驗(yàn)114-116

7.3 本章小結(jié)116-118

8 總結(jié)與展望118-122

8.1 總結(jié)118-119

8.2 展望119-122

參考文獻(xiàn)122-126

作者簡(jiǎn)歷126-130

學(xué)位論文數(shù)據(jù)集130

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購(gòu)買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王惠軍;藍(lán)斌;;混合勵(lì)磁永磁同步發(fā)電機(jī)的特性分析[J];微電機(jī);2011年07期

2 葉金文;劉穎;鄭華雄;陳先富;廖立;;Sm_2Fe_(17)N_x的結(jié)構(gòu)精修分析[J];稀有金屬材料與工程;2011年06期

3 朱華浩;;0.35T永磁MR儀維護(hù)保養(yǎng)的體會(huì)[J];咸寧學(xué)院學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2011年03期

4 蔣龍;喻曉軍;;中國(guó)燒結(jié)釹鐵硼永磁產(chǎn)業(yè)回顧及展望[J];新材料產(chǎn)業(yè);2011年05期

5 ;湘電新型XE93-2MW風(fēng)電機(jī)組試制成功[J];風(fēng)能;2010年03期

6 ;江蘇大全集團(tuán)成功研發(fā)2MW風(fēng)電變流器[J];風(fēng)能;2010年02期

7 ;專利快訊[J];微特電機(jī);2011年06期

8 譚亮;王海蛟;;金風(fēng)1.5MW永磁直驅(qū)海上型風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)[J];風(fēng)能;2010年07期

9 何志強(qiáng);;永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制的建模仿真[J];湖北農(nóng)機(jī)化;2011年03期

10 ;包頭稀土高新區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈條初步形成[J];硅谷;2011年13期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王維強(qiáng);;淺談?dòng)来藕舜殴舱竦脑O(shè)備管理[A];2010中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第十八次全國(guó)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

2 朱通;朱熀秋;孫永波;郝曉紅;;無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

3 章躍進(jìn);李春江;屠關(guān)鎮(zhèn);江建中;;直驅(qū)式永磁電機(jī)氣隙主磁場(chǎng)解析數(shù)值分析[A];第十五屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2010年

4 楊國(guó)良;陳媛媛;;雙PWM控制永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)研究[A];第十六屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 包尚聯(lián);尤劍穎;周堃;張宏杰;俎中良;俞燕明;史凱寧;王達(dá);劉澤民;高嵩;肖桂平;;北京大學(xué)0.5T永磁MRI系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)醫(yī)療儀器分會(huì)第四次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

6 宋執(zhí)中;于金祥;彭士香;錢(qián)鋒;徐蓉;袁忠喜;郭之虞;;永磁微波離子源和RFQ用低能注入器進(jìn)展[A];2006全國(guó)荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 宋執(zhí)中;于金祥;郭之虞;明建川;袁忠喜;彭士香;王忠義;;永磁微波離子源[A];2004全國(guó)荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 漆鵬程;楊龍;范建良;何雅玲;;永磁直流無(wú)刷無(wú)傳感器制冷壓縮機(jī)的研發(fā)[A];中國(guó)制冷學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 陳菊芳;孫光飛;楊國(guó)斌;;納米復(fù)合Fe_3B/R_2Fe_(14)B永磁的研究[A];第二屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

10 趙韓;楊志軼;王勇;;飛輪儲(chǔ)能磁軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第十三屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 原臘苗;[N];長(zhǎng)治日?qǐng)?bào);2011年

2 周寶奇　趙興明;[N];通遼日?qǐng)?bào);2011年

3 CNE記者 張磊;[N];中國(guó)電力報(bào);2011年

4 記者 郭成林;[N];上海證券報(bào);2011年

5 記者 吉文;吉林永大集團(tuán)舉辦多場(chǎng)路演 永磁開(kāi)關(guān)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)受關(guān)注[N];上海證券報(bào);2011年

6 CNE記者 王瑋玲;[N];中國(guó)電力報(bào);2011年

7 記者 冬北　胡義偉;[N];上海證券報(bào);2011年

8 通訊員 興科;[N];新疆科技報(bào)(漢);2010年

9 李潔;[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2010年

10 胡圣海;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉興杰;風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)方法與系統(tǒng)[D];華北電力大學(xué);2011年

2 何鵠環(huán);永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲的分析[D];上海交通大學(xué);2012年

3 付興賀;永磁—感應(yīng)子式混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電磁場(chǎng)計(jì)算及運(yùn)行特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 汪昱;永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)結(jié)構(gòu)與控制的研究[D];浙江大學(xué);2012年

5 王少威;永磁交流伺服系統(tǒng)速度檢測(cè)與控制研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 曾理湛;永磁同步直線電機(jī)復(fù)雜機(jī)電耦合系統(tǒng)分析與控制方法[D];華中科技大學(xué);2011年

7 于雅莉;儲(chǔ)能飛輪動(dòng)發(fā)一體機(jī)電磁關(guān)鍵問(wèn)題及溫度場(chǎng)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

8 田艷豐;永磁直線同步電動(dòng)機(jī)魯棒控制策略研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2010年

9 洪俊杰;繞組分段永磁直線同步電機(jī)電流預(yù)測(cè)控制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 董婷;直接驅(qū)動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)永磁環(huán)形力矩電機(jī)及其控制策略的研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王宇;永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制研究[D];太原理工大學(xué);2010年

2 張曉晨;永磁容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D];大連海事大學(xué);2012年

3 路國(guó)杰;永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制技術(shù)研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

4 黃津;永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)速度傳感器控制[D];北京交通大學(xué);2012年

5 王文亮;儲(chǔ)能型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制研究[D];北京交通大學(xué);2010年

6 陳學(xué)成;面向電力系統(tǒng)運(yùn)行需求的風(fēng)電特性研究[D];大連理工大學(xué);2011年

7 徐亞超;無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)有限元分析及控制技術(shù)[D];江蘇大學(xué);2010年

8 袁世鵬;兆瓦級(jí)永磁半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁與傳熱的數(shù)值計(jì)算[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

9 盧進(jìn);新型海浪永磁直線同步發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)的研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2012年

10 崔國(guó)祥;永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流控制技術(shù)的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：243066