本文關(guān)鍵詞：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制研究

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【摘要】：隨著能源短缺問(wèn)題層出不窮,風(fēng)能作為地球表面上一種廣泛分布的比較好的綠色能源,受到人們的青睞。而風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是有效利用風(fēng)能的方式之一,對(duì)于大功率尤其是MW級(jí)風(fēng)電系統(tǒng)控制策略的研究是解決如何快速有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要途徑。首先,本文介紹了基于直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析研究。針對(duì)傳統(tǒng)的DTC控制當(dāng)中,通常要利用電壓積分的方法對(duì)定子的磁鏈進(jìn)行計(jì)算,然而由于積分器存在誤差積累和積分飽和等問(wèn)題,導(dǎo)致對(duì)定子磁鏈的估算不精確,以至于磁鏈和轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)較大。另外,使用速度傳感器不僅提高了成本而且又會(huì)對(duì)機(jī)組的可靠性產(chǎn)生影響。因此,本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)原理構(gòu)建了定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速的觀測(cè)器,加強(qiáng)了對(duì)磁鏈的觀測(cè)精度,同時(shí)完成了對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)(PMSG)的無(wú)速度傳感器DTC控制,在很大程度上解決了磁鏈估算不精確以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題。其次,針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中通常需要使用硬件傳感器測(cè)量風(fēng)速,從而進(jìn)行最大風(fēng)能跟蹤(MPPT)控制的問(wèn)題。設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)風(fēng)速傳感器的永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)DTC控制策略,直接根據(jù)PMSG的轉(zhuǎn)速來(lái)估算最優(yōu)轉(zhuǎn)矩給定,通過(guò)直接控制PMSG的轉(zhuǎn)矩以及定子磁鏈幅值來(lái)完成機(jī)組的最大功率跟蹤。RT-LAB是能夠直接和MATLAB/Simulink相配合來(lái)共同完成對(duì)控制系統(tǒng)建模和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的軟件。在該軟件上設(shè)計(jì)完成的控制算法能很好的應(yīng)用到具體工程當(dāng)中,既節(jié)省了研發(fā)時(shí)間又減輕了工作量。本文按照RT-LAB硬件實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)流程,搭建了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的DTC控制仿真模型。最后通過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)證明了本文所采取的控制方案的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng) 直接轉(zhuǎn)矩控制 擴(kuò)展卡爾曼濾波 無(wú)傳感器控制 MPPT RT-LAB
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSRTACT5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電研究背景和現(xiàn)狀9-16
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電研究背景及意義9-10
• 1.1.2 國(guó)際風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀10-12
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀12-15
• 1.1.4 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-19
• 1.2.2 永磁同步發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)19-20
• 1.2.3 無(wú)速度傳感器技術(shù)20-21
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及變流系統(tǒng)建模23-29
• 2.1 直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2 永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模24-27
• 2.2.1 ABC坐標(biāo)系下PMSG數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.2.2 α-β 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3 電壓型PWM整流器27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制和仿真分析29-57
• 3.1 永磁同步發(fā)電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制29-30
• 3.2 電壓型三相逆變器的工作原理30-32
• 3.3 定子磁鏈和速度觀測(cè)器32-35
• 3.3.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波器原理32-33
• 3.3.2 非線性連續(xù)系統(tǒng)的線性離散化33-35
• 3.4 直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制35-40
• 3.4.1 定子磁鏈及轉(zhuǎn)矩控制35-38
• 3.4.2 開(kāi)關(guān)電壓矢量表的構(gòu)造38-40
• 3.5 直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制及仿真研究40-49
• 3.5.1 風(fēng)力機(jī)模型41-43
• 3.5.2 控制子系統(tǒng)模型43-46
• 3.5.3 永磁同步發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真分析46-49
• 3.6 電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略49-56
• 3.6.1 電網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型49-51
• 3.6.2 電網(wǎng)電壓定向的變流器矢量控制51-53
• 3.6.3 直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制仿真研究53-56
• 3.7 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于無(wú)風(fēng)速傳感器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制57-64
• 4.1 最大功率跟蹤原理57-59
• 4.1.1 最大功率跟蹤算法57-58
• 4.1.2 基于無(wú)風(fēng)速傳感器的最大功率跟蹤控制58-59
• 4.2 基于無(wú)風(fēng)速傳感器的最大功率跟蹤控制仿真59-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第五章 基于RT-LAB的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)時(shí)仿真研究64-72
• 5.1 RT-LAB簡(jiǎn)介64-67
• 5.2 基于RT-LAB的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真67-71
• 5.2.1 基于RT-LAB的半實(shí)物實(shí)時(shí)仿建模67-69
• 5.2.2 基于RT-LAB的實(shí)時(shí)仿真結(jié)果分析69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 研究工作總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：636850