【摘要】：隨著全球環(huán)境污染和能源危機(jī)日益嚴(yán)峻,風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔、無(wú)污染的可再生能源在解決這些問(wèn)題上有著不可替代的作用,其中,永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(D-PMSG)因其體積小、成本低、發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),成為了風(fēng)電領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文針對(duì)D-PMSG風(fēng)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)部分,深入研究了全風(fēng)速下的功率優(yōu)化控制策略及其中的無(wú)傳感器控制策略。本文首先建立了D-PMSG風(fēng)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)最大風(fēng)能追蹤(MPPT)機(jī)理的分析,確定了低風(fēng)速下采取基于定槳距的最佳葉尖速比控制方案,設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)全階無(wú)抖振滑�？刂破�。根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速應(yīng)用最佳葉尖速比法得到參考轉(zhuǎn)速,再通過(guò)全階無(wú)抖振滑�？刂破鲗�(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流控制,使發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速跟蹤參考轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下的MPPT控制。其次,為了在高風(fēng)速下抑制轉(zhuǎn)速和輸出功率的波動(dòng),設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)變槳距控制器。在模型參數(shù)未知不確定的情況下,引入復(fù)合誤差變量,設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)控制律與自適應(yīng)參數(shù)的更新率。在適當(dāng)?shù)剡x取設(shè)計(jì)參數(shù)后,魯棒自適應(yīng)變槳距控制器能夠抑制轉(zhuǎn)速超速,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒功率運(yùn)行,并且具有有比模糊控制和PID控制更小的波動(dòng)幅度和更快的調(diào)節(jié)速度。然后,為了進(jìn)一步的抑制輸出功率的波動(dòng),在變槳距控制的基礎(chǔ)上結(jié)合轉(zhuǎn)矩控制,設(shè)計(jì)了功率平穩(wěn)輸出控制策略。采用變槳距控制,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸出的機(jī)械功率,同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)矩控制,快速地平抑功率波動(dòng),保證系統(tǒng)恒功率運(yùn)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(fēng)段與高風(fēng)段的控制策略相結(jié)合,在額定風(fēng)速以下時(shí)采用定槳距下基于最佳葉尖速比法的全階無(wú)抖振滑�？刂颇Ｊ�,額定風(fēng)速以上時(shí),采用變槳距控制與轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合的功率平穩(wěn)輸出控制模式,實(shí)現(xiàn)全風(fēng)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(yīng)全階滑模觀測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器控制,將全階無(wú)抖振終端滑模控制與自適應(yīng)控制相結(jié)合來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置�；谟来磐诫姍C(jī)的電壓平衡方程,設(shè)計(jì)全階終端滑模面,通過(guò)控制律的設(shè)計(jì),削弱了控制量的抖振。運(yùn)用自適應(yīng)控制來(lái)提取反電動(dòng)勢(shì)估計(jì)信號(hào),通過(guò)自適應(yīng)律來(lái)提取轉(zhuǎn)速估計(jì)信號(hào),得到平滑的轉(zhuǎn)速與位置估計(jì)值。
【圖文】：

1.2.1 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀目前，世界各國(guó)風(fēng)力發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)總量占可再生能源發(fā)電裝機(jī)總量的一半以上，是新能源發(fā)電中的主導(dǎo)力量，世界風(fēng)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(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量。

2008~2013 年中國(guó)新增風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量及累計(jì)裝機(jī)容量圖 1-2 所示我國(guó)風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)容量接近 16.1GW，比去年增長(zhǎng)了 3.1GW，結(jié)束了電新增裝機(jī)容量的下降趨勢(shì)。近幾年來(lái)，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，已球最大的風(fēng)電市場(chǎng)，2013 年累計(jì)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)到了 91GW。我國(guó)的迅速增長(zhǎng)離不開政府的政策支持，如今風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)在清潔能源中處位。我國(guó)各個(gè)省份均有風(fēng)電基地的建設(shè)，，其中內(nèi)蒙古的累計(jì)裝機(jī)容量多達(dá)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2540734