本文關(guān)鍵詞：高性能無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無刷雙饋電機 諧波磁場 轉(zhuǎn)矩脈動 統(tǒng)一dq模型 矢量控制 電網(wǎng)故障 自適應(yīng)控制器

【摘要】：隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益加重,各國開始尋求清潔可再生的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)火力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過十年的發(fā)展與成熟,在各國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)一定比例,成為了最有商業(yè)價值的新能源發(fā)電方式。在未來幾年里,海上風(fēng)力發(fā)電將興起作為風(fēng)電市場的新熱點。由于海上風(fēng)電苛刻的自然條件和薄弱的電網(wǎng)接口,要求風(fēng)力發(fā)電機具有高可靠性,低成本的特點,并且能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的電網(wǎng)故障。 無刷雙饋電機(Brushless Doubly Fed Machine, BDFM)定子由兩套極對數(shù)不同的繞組組成,轉(zhuǎn)子為特殊設(shè)計的繞線或者磁阻結(jié)構(gòu)。在定子兩套繞組獨立供電的情況下,無刷雙饋電機運行于雙饋模式,具有類似同步電機的特性,并且可以通過調(diào)節(jié)控制繞組的勵磁頻率改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。由于無刷雙饋電機轉(zhuǎn)子不存在碳刷和滑環(huán),可靠性高；變流器與控制繞組相連,容量小且成本低；因此能夠很好地滿足海上風(fēng)電高可靠性、低成本的要求。 本文以無刷雙饋電機應(yīng)用于海上風(fēng)電為背景,從電機本體和控制策略兩方面入手,針對海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵問題進行研究。本文的主要工作有： 首先,分析了無刷雙饋電機的基本工作原理,給出無刷雙饋穩(wěn)態(tài)運行的功率分析和運行極限�；诶@組分布函數(shù),對無刷雙饋電機本體諧波進行分析,重點研究由于電機諧波磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動,并給出轉(zhuǎn)矩波動與電機拓撲結(jié)構(gòu)和繞組分布之間的定量關(guān)系,進而為電機本體設(shè)計和優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。 其次,建立無刷雙饋電機統(tǒng)一dp坐標系下的矢量模型,提出電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略,通過加入前饋項,實現(xiàn)有功、無功功率的解耦控制。結(jié)合實際運行情況,針對電網(wǎng)不平衡故障時,分析無刷雙饋電機的動態(tài)行為特性,進而提出四個控制目標和相應(yīng)的改進控制策略,有效地抑制了電網(wǎng)不平衡故障對無刷雙饋電機和電網(wǎng)的影響,滿足并網(wǎng)規(guī)范,使無刷雙饋機組能夠適應(yīng)電網(wǎng)不平衡故障。 最后,由于無刷雙饋電機被控量的頻率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化,采用固定諧振點的PR控制器無法有效抑制波動分量的誤差,探究和提出了具有自適應(yīng)能力的頻率檢測算法和自適應(yīng)控制器,最終實現(xiàn)頻率可變交流分量的零穩(wěn)態(tài)誤差控制。
【關(guān)鍵詞】：無刷雙饋電機 諧波磁場 轉(zhuǎn)矩脈動 統(tǒng)一dq模型 矢量控制 電網(wǎng)故障 自適應(yīng)控制器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-18
• 1.1.1 風(fēng)電發(fā)展趨勢11-13
• 1.1.2 無刷雙饋電機的發(fā)展及特點13-16
• 1.1.3 風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)范16-18
• 1.2 無刷雙饋電機及其應(yīng)用研究18-20
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 現(xiàn)有研究的不足19-20
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容20-23
• 第2章 無刷雙饋電機工作原理與特性23-41
• 2.1 無刷雙饋電機結(jié)構(gòu)及工作原理23-26
• 2.1.1 無刷雙饋電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)23-24
• 2.1.2 無刷雙饋電機工作原理24-26
• 2.2 無刷雙饋電機雙饋運行及功率26-31
• 2.2.1 雙饋運行及功率關(guān)系26-28
• 2.2.2 等效電路28-29
• 2.2.3 運行極限29-31
• 2.3 有限元分析31-35
• 2.3.1 有限元原理31
• 2.3.2 有限元仿真31-35
• 2.4 實驗驗證35-40
• 2.4.1 嵌套環(huán)路式無刷雙饋電機測試35-37
• 2.4.2 雙層繞線式無刷雙饋電機測試37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 無刷雙饋電機諧波分析41-53
• 3.1 繞組分布函數(shù)41-44
• 3.1.1 定子繞組分布函數(shù)42-43
• 3.1.2 轉(zhuǎn)子繞組分布函數(shù)43-44
• 3.2 諧波磁場分析44-47
• 3.2.1 定子諧波磁場分析44-45
• 3.2.2 轉(zhuǎn)子諧波磁場分析45-47
• 3.3 諧波磁場的影響47-49
• 3.3.1 轉(zhuǎn)矩脈動47-49
• 3.3.2 功率波動49
• 3.4 仿真及實驗驗證49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第4章 無刷雙饋電機動態(tài)建模和矢量控制53-75
• 4.1 無刷雙饋電機矢量模型53-58
• 4.1.1 空間矢量構(gòu)建53-54
• 4.1.2 無刷雙饋電機的矢量模型54-58
• 4.2 理想條件下無刷雙饋電機矢量控制58-65
• 4.2.1 有功、無功功率解耦控制59-62
• 4.2.2 矢量控制動態(tài)特性62-65
• 4.3 不平衡電網(wǎng)下無刷雙饋電機控制策略65-71
• 4.3.1 不平衡電網(wǎng)下無刷雙饋電機建模65-68
• 4.3.2 不平衡電網(wǎng)下改進控制策略68-71
• 4.4 電機諧波矢量模型71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第5章 頻率檢測與自適應(yīng)控制器75-95
• 5.1 頻率檢測75-86
• 5.1.1 自適應(yīng)矢量濾波器76-79
• 5.1.2 自適應(yīng)陷波器79-82
• 5.1.3 AVF與ANF的應(yīng)用82-86
• 5.2 自適應(yīng)控制器86-93
• 5.2.1 間接型自適應(yīng)諧振控制器87-89
• 5.2.2 直接型自適應(yīng)諧振控制器89-92
• 5.2.3 離散化實現(xiàn)92-93
• 5.3 本章小結(jié)93-95
• 第6章 無刷雙饋電機實驗平臺及驗證95-103
• 6.1 系統(tǒng)拓撲及實驗平臺95-96
• 6.2 理想電網(wǎng)下無刷雙饋電機實驗96-99
• 6.2.1 碼盤位置信號錯誤調(diào)試96
• 6.2.2 有功、無功功率解耦控制96-99
• 6.3 不平衡電網(wǎng)下無刷雙饋電機實驗99-101
• 6.4 本章小結(jié)101-103
• 第7章 總結(jié)與展望103-105
• 7.1 本文主要結(jié)論及創(chuàng)新點103-104
• 7.2 后續(xù)研究工作展望104-105
• 參考文獻105-109
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果109

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 韓力;高強;羅辭勇;李輝;;不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無刷雙饋電機的運行特性對比[J];電機與控制學(xué)報;2010年03期

2 徐海亮;章瑋;胡家兵;賀益康;周鵬;;電網(wǎng)電壓不平衡及諧波畸變時基波電壓同步信號的檢測[J];電力系統(tǒng)自動化;2012年05期

3 ;2013年中國風(fēng)電裝機容量統(tǒng)計[J];風(fēng)能;2014年02期

4 楊向宇,蔡曉銘;無刷雙饋調(diào)速電機的諧波磁場分析[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年04期

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本文編號：543509