【摘要】：由于化石能源的枯竭和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題,清潔環(huán)保的可再生能源日益受到關(guān)注,風(fēng)能作為一種取之不盡的可再生能源,得到了廣泛的研究與應(yīng)用。然而,風(fēng)力資源存在產(chǎn)能不穩(wěn)定的問(wèn)題,使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著較大的電能波動(dòng)。眾所周知,儲(chǔ)能是解決風(fēng)能波動(dòng)性和間歇性的有效手段,相較于蓄電池、超級(jí)電容、抽水蓄能以及飛輪等儲(chǔ)能方式,壓縮空氣儲(chǔ)能方式有著成本較低、壽命長(zhǎng)、污染較小以及能量轉(zhuǎn)換效率較高等優(yōu)勢(shì)。本文以山東大學(xué)提出的新型微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)作為研究對(duì)象,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中模式切換帶來(lái)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問(wèn)題開(kāi)展分析與研究。相對(duì)于傳統(tǒng)的風(fēng)力壓縮空氣儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),本文提出的新系統(tǒng)采用了機(jī)械壓縮與電壓縮相互切換的混合壓縮儲(chǔ)能方式。其中機(jī)械壓縮儲(chǔ)能方式可以減少系統(tǒng)中能量的轉(zhuǎn)化次數(shù),從而有效降低系統(tǒng)中能量的損失,對(duì)提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率有顯著的效果。本文首先分析了系統(tǒng)中壓縮儲(chǔ)能的兩種控制方法,并介紹了系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),搭建了仿真模型,并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制器、變頻器和CAN控制等軟硬件設(shè)備。針對(duì)系統(tǒng)機(jī)械壓縮預(yù)同步控制存在的問(wèn)題做了相應(yīng)試驗(yàn),得到了機(jī)械壓縮切合控制在系統(tǒng)不同運(yùn)行情況下的轉(zhuǎn)矩變化特性,為后續(xù)研究奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)�；谙到y(tǒng)的電機(jī)控制需求分析其運(yùn)行及控制要求,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速預(yù)測(cè)控制,并分析了預(yù)測(cè)控制在系統(tǒng)中永磁同步電機(jī)控制中的優(yōu)勢(shì)。在微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)械壓縮的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制部分,首先通過(guò)仿真分析了機(jī)械壓縮過(guò)程儲(chǔ)能電機(jī)預(yù)同步控制的切換特性,對(duì)切換流程及其切換過(guò)程的轉(zhuǎn)矩變化做了仿真及分析。然后針對(duì)該系統(tǒng)機(jī)械壓縮切換過(guò)程做了優(yōu)化控制仿真,減小了系統(tǒng)模式切換時(shí)的機(jī)械沖擊,使切換轉(zhuǎn)矩能夠平緩過(guò)渡。最后,搭建了微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)械壓縮切換試驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)試驗(yàn)研究驗(yàn)證了本文提出方法的有效性,為微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行控制與進(jìn)一步的實(shí)用化奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

于是在總結(jié)以上壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)后，課題組借鑒結(jié)構(gòu)－控制一體化思想，逡逑利用機(jī)械結(jié)構(gòu)的齒輪增速裝置以及離合器耦合控制結(jié)構(gòu)，將機(jī)械耦合壓縮模式與逡逑電耦合壓縮模式相結(jié)合，形成了一種混合的壓縮空氣儲(chǔ)能新結(jié)構(gòu)。如下圖１－２所逡逑示為新型機(jī)電耦合控制的微型風(fēng)力壓縮空氣儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)。逡逑ｋ邐發(fā)電機(jī)邐電磁邋儲(chǔ)能電機(jī)邋渦旋機(jī)逡逑—１變頻器￣子￣｜變頻器ｐ—逡逑ｐ邋—１直流＿母線１逡逑圖１－２新型機(jī)電混合控制的微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑在新結(jié)構(gòu)中，又加入了不同于傳統(tǒng)電壓縮儲(chǔ)能方式的機(jī)械壓縮儲(chǔ)能方式。在逡逑新系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中又加入了電磁離合器來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，這使得系統(tǒng)中的壓縮儲(chǔ)逡逑能結(jié)構(gòu)變得會(huì)更加復(fù)雜。在這兩種壓縮儲(chǔ)能控制方式相互切換時(shí)，為保證系統(tǒng)能逡逑夠穩(wěn)定的運(yùn)行，，系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩要盡量實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。因此我們就需要對(duì)系統(tǒng)的控逡逑２逡逑

圖２－１微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)械壓縮能量流動(dòng)圖逡逑系統(tǒng)的電壓縮儲(chǔ)能是將系統(tǒng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能用于儲(chǔ)能電機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)逡逑行壓縮儲(chǔ)能，壓縮過(guò)程能量流動(dòng)環(huán)節(jié)較多，但是其控制較為簡(jiǎn)單。如下圖２－２所逡逑示為微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓縮能量流動(dòng)圖。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK89;TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2697861