發(fā)布時間：2019-09-24 06:49

【摘要】：隨著全球環(huán)境污染和能源危機日益嚴峻,風力發(fā)電作為一種清潔、無污染的可再生能源在解決這些問題上有著不可替代的作用,其中,永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)(D-PMSG)因其體積小、成本低、發(fā)電效率高、結構簡單、可靠性高等優(yōu)點,成為了風電領域的研究重點。本文針對D-PMSG風電系統(tǒng)機側(cè)部分,深入研究了全風速下的功率優(yōu)化控制策略及其中的無傳感器控制策略。本文首先建立了D-PMSG風電系統(tǒng)的數(shù)學模型,并進行了風力機最大風能追蹤(MPPT)機理的分析,確定了低風速下采取基于定槳距的最佳葉尖速比控制方案,設計了雙閉環(huán)全階無抖振滑模控制器。根據(jù)當前風速應用最佳葉尖速比法得到參考轉(zhuǎn)速,再通過全階無抖振滑模控制器實現(xiàn)對電機的轉(zhuǎn)速、電流控制,使發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速跟蹤參考轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)額定風速以下的MPPT控制。其次,為了在高風速下抑制轉(zhuǎn)速和輸出功率的波動,設計了魯棒自適應變槳距控制器。在模型參數(shù)未知不確定的情況下,引入復合誤差變量,設計了魯棒自適應控制律與自適應參數(shù)的更新率。在適當?shù)剡x取設計參數(shù)后,魯棒自適應變槳距控制器能夠抑制轉(zhuǎn)速超速,實現(xiàn)系統(tǒng)的恒功率運行,并且具有有比模糊控制和PID控制更小的波動幅度和更快的調(diào)節(jié)速度。然后,為了進一步的抑制輸出功率的波動,在變槳距控制的基礎上結合轉(zhuǎn)矩控制,設計了功率平穩(wěn)輸出控制策略。采用變槳距控制,調(diào)節(jié)風機輸出的機械功率,同時通過轉(zhuǎn)矩控制,快速地平抑功率波動,保證系統(tǒng)恒功率運行。這樣,利用轉(zhuǎn)矩控制的快速性改善和優(yōu)化了系統(tǒng)輸出功率特性。將低風段與高風段的控制策略相結合,在額定風速以下時采用定槳距下基于最佳葉尖速比法的全階無抖振滑�？刂颇Ｊ�,額定風速以上時,采用變槳距控制與轉(zhuǎn)矩控制相結合的功率平穩(wěn)輸出控制模式,實現(xiàn)全風速下的功率優(yōu)化控制。最后,為了減小成本,增加系統(tǒng)可靠性,提出一種自適應全階滑模觀測器來實現(xiàn)無傳感器控制,將全階無抖振終端滑�？刂婆c自適應控制相結合來估計轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置�；谟来磐诫姍C的電壓平衡方程,設計全階終端滑模面,通過控制律的設計,削弱了控制量的抖振。運用自適應控制來提取反電動勢估計信號,通過自適應律來提取轉(zhuǎn)速估計信號,得到平滑的轉(zhuǎn)速與位置估計值。
【圖文】：

1.2.1 國內(nèi)外風力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀目前，世界各國風力發(fā)電的累計裝機總量占可再生能源發(fā)電裝機總量的一半以上，是新能源發(fā)電中的主導力量，世界風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為迅速。圖 1-1 為2001 年~2013 年全球新增風電機組裝機容量。

2008~2013 年中國新增風電機組裝機容量及累計裝機容量圖 1-2 所示我國風電機組新增裝機容量接近 16.1GW，比去年增長了 3.1GW，結束了電新增裝機容量的下降趨勢。近幾年來，我國的風力發(fā)電發(fā)展迅速，已球最大的風電市場，2013 年累計風電機組裝機容量達到了 91GW。我國的迅速增長離不開政府的政策支持，如今風力發(fā)電已經(jīng)在清潔能源中處位。我國各個省份均有風電基地的建設，，其中內(nèi)蒙古的累計裝機容量多達
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 郭鵬;;風電機組非線性前饋與模糊PID結合變槳距控制研究[J];動力工程學報;2010年11期

2 穆朝絮;余星火;孫長銀;;非奇異終端滑�？刂葡到y(tǒng)相軌跡和暫態(tài)分析[J];自動化學報;2013年06期

3 戴永亮;孫力;張曉光;趙克;;永磁同步電動機無傳感器控制技術綜述[J];伺服控制;2011年04期

4 羅承先;;世界風力發(fā)電現(xiàn)狀與前景預測[J];中外能源;2012年03期

5 張斌;;潮汐能發(fā)電技術與前景[J];科技資訊;2014年09期

相關博士學位論文 前1條

1 徐世許;不確定系統(tǒng)的終端滑模變結構控制[D];復旦大學;2012年

本文編號：2540734