本文關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤控制問題研究

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【摘要】：現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是涉及空氣動力學(xué)、機械傳動、電機、自動控制、力學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科的綜合性高技術(shù)系統(tǒng)工程。風(fēng)能是一種具有隨機性、不穩(wěn)定性特征的能源,風(fēng)能的獲取不僅與風(fēng)力發(fā)電機的機械特性有關(guān),還與其采用的控制方法有關(guān)。好的控制方法可以提高機組的運行穩(wěn)定性與可靠性以及最大程度地利用風(fēng)能。如今,對變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機最大風(fēng)能追蹤控制技術(shù)的研究已經(jīng)成為炙手可熱的研究方向。論文首先對國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展方向進行了深入的調(diào)研,指出了風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)研究的重要性和必要性,研究了如今存在比較廣泛的變速恒頻發(fā)電實現(xiàn)方案。由于雙饋異步電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單,而且易于控制,而成為目前應(yīng)用最為廣泛、研究最多的變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。論文對雙饋異步電機的數(shù)學(xué)模型進行了論述,并對其運行過程中的功率流動關(guān)系進行了研究,為最大風(fēng)能追蹤控制研究奠定了理論基礎(chǔ)。本文分析并比較了目前存在的最大風(fēng)能追蹤控制策略,論文中選用了葉尖速比控制算法。在最佳葉尖速比和風(fēng)力機功率特性曲線已知的情況下,先測出風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速,再根據(jù)最佳葉尖速比條件下的最大功率曲線,計算出其對應(yīng)的最大輸出功率,并作為風(fēng)力機的輸出功率給定值對風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速進行控制,以實現(xiàn)對最大功率點的捕獲。基于電機具有矢量控制技術(shù),提出了基于定子磁鏈定向的雙饋異步電機矢量控制技術(shù),并將該方法用于最大風(fēng)能追蹤控制的具體實現(xiàn)。該策略因無需檢測風(fēng)速,而且算法簡單,所以具有很好的可行性。論文中控制策略采用的是PI控制,PI控制是比較經(jīng)典的控制策略,其適用于具有大慣性,大滯后特性的被控對象,應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機最大風(fēng)能追蹤控制系統(tǒng)中,可以起到減小風(fēng)速的擾動對風(fēng)力發(fā)電機動態(tài)性能影響的作用。本次研究中,利用Matlab/Simulink建立了風(fēng)力機的模型,以及實現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤控制的矢量控制系統(tǒng)模型。對變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大風(fēng)能追蹤控制進行了風(fēng)速突變時的動態(tài)仿真研究,通過仿真實驗,得出的參考值,驗證了控制系統(tǒng)模型的合理性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋異步發(fā)電機 最大風(fēng)能追蹤 仿真研究
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景和意義11
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-15
• 1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 風(fēng)力發(fā)電的趨勢14-15
• 1.3 變速恒頻技術(shù)15
• 1.3.1 恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)15
• 1.3.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)15
• 1.4 風(fēng)力發(fā)電機組的控制特點15-16
• 1.5 最大風(fēng)能追蹤控制技術(shù)16-17
• 1.6 風(fēng)力發(fā)電仿真技術(shù)17-18
• 1.7 課題的研究內(nèi)容18-21
• 第二章 風(fēng)力發(fā)電機的工作原理及其性能分析21-27
• 2.1 引言21
• 2.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)21-26
• 2.2.1 雙饋異步發(fā)電機的基本原理21-22
• 2.2.2 雙饋異步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型22-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 雙饋異步發(fā)電機的等值電路和功率計算27-33
• 3.1 等值電路分析27-29
• 3.2 功率分析計算29-31
• 3.3 功率平衡關(guān)系31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 最大風(fēng)能追蹤控制策略研究33-47
• 4.1 風(fēng)力機運行特性33-35
• 4.2 最大風(fēng)能追蹤控制策略35-41
• 4.2.1 變速風(fēng)力發(fā)電機組總體控制策略35-38
• 4.2.2 最大風(fēng)能追蹤算法研究38
• 4.2.3 控制方法研究38-39
• 4.2.4 控制器的設(shè)計39-41
• 4.3 最大風(fēng)能追蹤控制策略實現(xiàn)41-45
• 4.3.1 變速恒頻發(fā)電機的控制策略41-42
• 4.3.2 發(fā)電機矢量控制42-45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 第五章 風(fēng)力發(fā)電機最大風(fēng)能追蹤控制系統(tǒng)的仿真研究47-57
• 5.1 建立仿真模型47-50
• 5.1.1 風(fēng)力機模型的仿真47
• 5.1.2 發(fā)電機模型的仿真47-49
• 5.1.3 最大風(fēng)能追蹤控制模塊的設(shè)計49-50
• 5.2 仿真結(jié)果50-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 結(jié)論57-59
• 參考文獻59-61
• 作者簡介61
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-63
• 致謝63

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本文編號：824808