本文關(guān)鍵詞：基于人工智能方法的飛輪儲能系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換控制器研究

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【摘要】：當(dāng)今社會,電能已成為社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的二次能源。在礦物質(zhì)能源日益短缺的今日,電能的存儲和轉(zhuǎn)換也已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)和各個領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其中飛輪儲能以其儲能密度高、充電時間短、抗過充放電能力強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)換效率較高、對環(huán)境要求較少等優(yōu)點(diǎn),在航天、交通、電力等方面展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。 本文主要研究基于飛輪儲能系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng),其涉及到的主要內(nèi)容有：靜止坐標(biāo)系與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的變換、永磁同步電機(jī)在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)建模、功率變換器的分析與研究、控制器的設(shè)計等。首先,選用永磁同步電機(jī)作為飛輪儲能系統(tǒng)的儲能電機(jī),然后結(jié)合永磁同步電機(jī)的工作原理及其坐標(biāo)變換理論建立了其在dq坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了功率變換部分所使用的矩陣式變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、基本工作原理、調(diào)制策略等問題,對矩陣變換器雙空間矢量調(diào)制法做了重點(diǎn)介紹,并建立了矩陣式變換器的仿真模型,仿真結(jié)果顯示所建立的矩陣式變換器有良好的輸出電壓波形以及諧波含量少的輸入相電流波形,反映出矩陣式變換器具有優(yōu)良的特性。 論文在研究分析傳統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的基本理論,結(jié)合速度環(huán)控制器的一般設(shè)計方法,分別設(shè)計了模糊PID控制器和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,并采用這兩種控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下對飛輪儲能充電系統(tǒng)的控制進(jìn)行了相應(yīng)仿真,同時對PID調(diào)節(jié)器各參數(shù)進(jìn)行了有效整定,仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)采用模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法使整個飛輪儲能系統(tǒng)獲得了較好的輸出電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波形；針對上述兩種控制器各自存在的不足,文中采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器作為飛輪儲能系統(tǒng)的速度環(huán)控制器,從而使系統(tǒng)獲得了更為優(yōu)良的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度,表明了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制較模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單獨(dú)作用具有更大的優(yōu)越性,為飛輪儲能系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：飛輪儲能系統(tǒng) 永磁同步電機(jī) 矩陣式變換器 模糊PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP18;TM919
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 論文的選題背景及研究意義10-11
• 1.1.1 選題背景10
• 1.1.2 研究課題的目的及意義10-11
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容12-14
• 2 飛輪儲能系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容及其理論分析14-19
• 2.1 飛輪儲能系統(tǒng)的工作原理14-15
• 2.2 飛輪儲能電機(jī)的概述15-16
• 2.3 矩陣式變換器的基本理論16
• 2.4 智能控制理論概述16-18
• 2.4.1 模糊控制理論16-17
• 2.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論17
• 2.4.3 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論17-18
• 2.5 小結(jié)18-19
• 3 永磁同步電機(jī)與坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)理論及仿真19-30
• 3.1 坐標(biāo)變換及仿真19-25
• 3.1.1 坐標(biāo)變換19-21
• 3.1.2 坐標(biāo)變換模型的仿真21-24
• 3.1.3 仿真結(jié)果分析24-25
• 3.2 永磁同步電機(jī)dq坐標(biāo)系下模型的建立及仿真25-29
• 3.2.1 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型25-26
• 3.2.2 永磁同步電機(jī)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型26
• 3.2.3 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的仿真26-28
• 3.2.4 仿真結(jié)果分析28-29
• 3.3 小結(jié)29-30
• 4 矩陣式變換器的基礎(chǔ)理論及雙空間矢量調(diào)制方法研究30-44
• 4.1 矩陣式變換器的基礎(chǔ)理論30-31
• 4.1.1 工作原理30
• 4.1.2 矩陣式變換器的等效交-直-交變換30-31
• 4.2 矩陣式變換器雙空間矢量調(diào)制策略研究31-39
• 4.2.1 雙空間矢量調(diào)制方法概述31-32
• 4.2.2 直-交變換器—虛擬逆變器的空間矢量調(diào)制32-33
• 4.2.3 交-直變換器—虛擬整流器的空間矢量調(diào)制33-34
• 4.2.4 交-直-交變換器雙空間矢量調(diào)制34-39
• 4.3 矩陣式變換器的控制模型的建立及仿真39-42
• 4.4 小結(jié)42-44
• 5 飛輪儲能系統(tǒng)控制器設(shè)計與仿真44-70
• 5.1 飛輪儲能系統(tǒng)雙閉環(huán)控制方法44
• 5.1.1 飛輪儲能系統(tǒng)的基本控制思想44
• 5.2 常規(guī)PID控制器44-46
• 5.2.1 常規(guī)PID控制器的結(jié)構(gòu)44-45
• 5.2.2 常規(guī)PID控制器仿真模型的建立45-46
• 5.3 基于模糊邏輯的飛輪儲能系統(tǒng)控制46-50
• 5.3.1 模糊控制原理及模糊PID控制器46-47
• 5.3.2 模糊PID控制器的設(shè)計47-48
• 5.3.3 模糊PID控制器的參數(shù)整定48-49
• 5.3.4 模糊PID控制器仿真模型的建立49-50
• 5.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛輪儲能系統(tǒng)控制50-56
• 5.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理50-51
• 5.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計51-54
• 5.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的參數(shù)整定54-55
• 5.4.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器仿真模型的建立55-56
• 5.5 常規(guī)PID與人工智能控制方法下系統(tǒng)的仿真與分析56-59
• 5.5.1 飛輪儲能控制系統(tǒng)仿真模型56-57
• 5.5.2 仿真結(jié)果分析57-59
• 5.6 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛輪儲能系統(tǒng)控制59-68
• 5.6.1 模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合59-60
• 5.6.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理及其控制器結(jié)構(gòu)60-61
• 5.6.3 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的實現(xiàn)61-64
• 5.6.4 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的參數(shù)整定64-66
• 5.6.5 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析66-68
• 5.7 小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：920749