本文關(guān)鍵詞：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究

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【摘要】：隨著煤和石油等傳統(tǒng)化石能源的瀕臨枯竭,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,可再生清潔能源成為可持續(xù)發(fā)展重要支撐,風(fēng)能作為可再生的清潔能源之一,在發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中具有極大的發(fā)展?jié)摿�。�?dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型中,永磁直驅(qū)式和雙饋異步式占據(jù)市場的份額越來越大,我國新增的大型風(fēng)電機(jī)組中,絕大部分為雙饋異步式。但由于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵磁變換器容量小,對整個雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制能力弱,故其變換器的穩(wěn)定性控制策略占據(jù)著至關(guān)重要的地位。目前國內(nèi)外,矢量控制技術(shù)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用已趨成熟,但其控制響應(yīng)過慢,且控制過程相對復(fù)雜。專家們希望通過更為簡單的控制策略,實(shí)現(xiàn)對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制,而首選當(dāng)然是目前研究較多的直接轉(zhuǎn)矩控制。直接轉(zhuǎn)矩控制主要思想是對發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行控制,控制過程簡單,響應(yīng)較快。但目前直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)仍存在不足,研究尚未成熟。本文針對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行研究,希望對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的未來的控制技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用能有所幫助。首先,概要介紹了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢;介紹了當(dāng)前主流的雙饋風(fēng)電變換器控制方法;總結(jié)了國內(nèi)外直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及目前直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中存在的不足。其次,通過了解空氣動力學(xué)基本原理相關(guān)知識和雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),建立了三相靜止坐標(biāo)系下和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型。再次,深入分析雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制原理,在總結(jié)當(dāng)前直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中存在的不足之上,提出了一種新型電壓幅值和相角估算的直接轉(zhuǎn)矩控制方法。該新型方法通過磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差估算出參考轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電壓相角,送入SVPWM單元進(jìn)行開關(guān)信號調(diào)制,將調(diào)制信號送入轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器,實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的運(yùn)行控制。最后,在Simulink平臺下對傳統(tǒng)和新型直接轉(zhuǎn)矩控制方法進(jìn)行仿真比較,仿真結(jié)果表明,新型直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)雖在低速運(yùn)行時的控制效果仍然不理想,但其在額定風(fēng)速附近、額定風(fēng)速以上風(fēng)速變化情況下和電網(wǎng)故障條件下,降低了風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間;并避免了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中變換器開關(guān)頻率不固定的不足。對變換器的控制效果較為理想。對實(shí)際雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 最大風(fēng)能追蹤 雙饋異步發(fā)電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-15
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢13-15
• 1.3 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制方法15-16
• 1.4 直接轉(zhuǎn)矩控制控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)理論及建模19-30
• 2.1 空氣動力學(xué)基本原理19-22
• 2.1.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換基本理論19-20
• 2.1.2 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性及控制策略20-22
• 2.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及功率流動22-23
• 2.2.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22
• 2.2.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理及功率流動22-23
• 2.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型23-30
• 2.3.1 三相靜止坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型23-28
• 2.3.2 兩相旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型28-30
• 第3章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究30-47
• 3.1 傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理30-36
• 3.1.1 理想電壓型逆變器數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.1.2 空間電壓矢量的形成及分布32-33
• 3.1.3 空間電壓矢量對磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的影響33-36
• 3.2 傳統(tǒng)DTC的結(jié)構(gòu)及仿真實(shí)現(xiàn)36-40
• 3.2.1 磁鏈和轉(zhuǎn)矩的計算36-38
• 3.2.2 磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制38-39
• 3.2.3 開關(guān)電壓矢量表39-40
• 3.2.4 脈沖形成40
• 3.3 新型直接轉(zhuǎn)矩控制的研究40-46
• 3.3.1 新型直接轉(zhuǎn)矩控制的原理及結(jié)構(gòu)40-41
• 3.3.2 新型直接轉(zhuǎn)矩控制實(shí)現(xiàn)41-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 第4章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)DTC的仿真討論47-54
• 4.1 MATLAB/Simulink平臺下兩種DTC模型的驗(yàn)證47-48
• 4.2 兩種DTC的仿真比較48-53
• 4.3 小結(jié)53-54
• 第5章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 總結(jié)54
• 5.2 展望54-56
• 附錄56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果61-62
• 致謝62

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