【摘要】：被稱為“藍(lán)天白煤”的風(fēng)力資源,是一種取之不盡,又不會產(chǎn)生任何污染的可再生能源。人類早在遠(yuǎn)古時代便開始利用風(fēng)能。在風(fēng)能利用中,最完善的方案是把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能,并且送到電網(wǎng)中去,而風(fēng)力發(fā)電目前采用的最佳技術(shù)方案是利用交流發(fā)電機(jī)直接實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。該系統(tǒng)由于變速范圍寬,具有最佳的風(fēng)能利用系數(shù),是風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展方向。 交流變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)從電氣的角度來看,它包括交流發(fā)電機(jī)、電能控制系統(tǒng)。本文交流發(fā)電機(jī)采用異步電機(jī),電能控制系統(tǒng)采用矩陣式變換器,研究基于矩陣式變換器的異步變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù),通過研究變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù),分析矩陣式變換器雙空間矢量調(diào)制理論,利用矩陣式變換器功率因數(shù)可控原理,結(jié)合異步電機(jī)電動和發(fā)電原理,提出一套方案,既對輸入電壓進(jìn)行鎖相來控制輸入電流矢量,向電網(wǎng)輸送恒頻恒壓的電能;用轉(zhuǎn)差頻率控制算法產(chǎn)生電壓空間矢量控制異步電機(jī),使其在低風(fēng)速時能夠跟據(jù)風(fēng)速變化,運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能,高風(fēng)速時利用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化,儲存或釋放部分能量,提高傳動系統(tǒng)的柔性,使功率輸出更加平穩(wěn)。 首先對矩陣式變換器雙空間矢量調(diào)制進(jìn)行MATLAB仿真,驗證雙空間矢量調(diào)制可行性后,再研制出矩陣式變換器實驗樣機(jī),用一直流電動機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)作為異步電機(jī)發(fā)電原動力,用本文提出的方案通過矩陣式變換器控制異步電機(jī),成功向電網(wǎng)送電,證明它不僅具有常規(guī)變速風(fēng)力發(fā)電最大限捕捉風(fēng)能、較寬的轉(zhuǎn)速運行范圍的優(yōu)點,而且在雙矢量PWM下可實現(xiàn)自然軟并網(wǎng)、有功和無功調(diào)節(jié),抑制諧波、減少開關(guān)損耗,提高效率。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TM46;TM614;TK89
【圖文】：

探明可利用的煤炭儲量（１１４５億噸），煤短缺現(xiàn)狀的出路在于“資源無盡、成本低廉”可開發(fā)的裝機(jī)容量約 2.53 億千瓦，居世界首府十分重視風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)，1996 年就制訂的產(chǎn)業(yè)投資 15 億元。在廣東、福建、內(nèi)蒙古、 50 萬千瓦。盡管我國近幾年風(fēng)力發(fā)電年增長電力裝機(jī)的 0.11%，因此風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。，要求輸出頻率和電網(wǎng)頻率一致。采用變速恒是它的發(fā)展方向。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)風(fēng)速大風(fēng)能。2001 年全球裝機(jī)容量中 75％的風(fēng)機(jī)用變頻驅(qū)動技術(shù)。采用變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成必需采用相應(yīng)的功率變換器，通常采用交直變換器控制方式較簡單，可使用普通交流異

需要兩個控制器，一個通過電力電子裝置控制發(fā)電機(jī)的反力矩，另—個槳葉節(jié)距，本文只研究前者。般用 PID 型控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器，在變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自適應(yīng)控制技術(shù)的方案，比較成功的是帶非線性卡爾曼濾波器的狀態(tài)空控制器的應(yīng)用。由于自適應(yīng)控制算法需要在每一步比簡單 PID 控制器多，因此用需要增加額外的設(shè)備及開發(fā)費用，其實用性仍在進(jìn)一步探討中控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域取得巨大成功�；谀：壿嬁刂频闹悄芸刂屏Πl(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，并初見成效。但本文主要研究矩陣變換器在變速中應(yīng)用，控制方法不是主要目的，所以采用常規(guī) PID 控制。規(guī)異步發(fā)電基本結(jié)構(gòu)與特點的變速風(fēng)力并網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖 1.2 所示，機(jī)組通常由風(fēng)輪、增速箱距機(jī)構(gòu)、整流器、逆變器以及控制電路組成，早期的交直交并網(wǎng)整流器相控整流器(如圖 1.2 所示)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，相控整流器逐步取代，以前 PWM 技術(shù)主要應(yīng)用于逆變器場合，近年來 PWM 整流器已逐

.2.1 交流變頻傳動技術(shù)概述在當(dāng)前，現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及電動機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步使得交流調(diào)頻傳動技術(shù)得到了巨大發(fā)展，加強(qiáng)了交流傳動在電力傳動領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位[6]。在流調(diào)速系統(tǒng)和新建調(diào)速系統(tǒng)中，相當(dāng)一部分都已經(jīng)改造成或采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速技術(shù)在自動控制、電氣傳動、電力變換等方面的廣泛應(yīng)用，使電能在變換、控用方式上獲得了本質(zhì)的變化，達(dá)到了高效、節(jié)能和充分柔性的效果[7，8]。 目前交流動領(lǐng)域用量最大的是基于交一直一交變換的電壓源型通用變頻器以及用于低速高壓的相控式交一交變頻器[9]，基于交一直一交變換的電壓源型通用變頻器拓?fù)淙鐖D 。這種拓?fù)浼涸诠I(yè)上，特別是中小功率場合得到了廣泛的應(yīng)用。它的前級通過不得到中間直流電壓，后級控制開關(guān)調(diào)壓調(diào)頻滿足負(fù)載的要求。隨著功率器件和 PW技術(shù)的發(fā)展，其輸出性能有了很大的改進(jìn)。但是，由于前級為不控整流，因此輸入圖 2.3 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本構(gòu)成

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張艷芳,林飛,馬志文,鄭瓊林;兩種SVPWM過調(diào)制方法的比較研究[J];北京交通大學(xué)學(xué)報;2005年02期

2 徐春雨,周理兵;矩陣變換器供電的雙饋電機(jī)矢量控制及其仿真[J];船電技術(shù);2001年01期

3 鄧文浪;朱建林;張林亭;;矩陣變換器空間矢量調(diào)制技術(shù)優(yōu)化策略[J];電工技術(shù);2003年02期

4 馬洪飛,徐殿國,苗立杰;幾種變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析[J];電工技術(shù)雜志;2000年10期

5 宋平崗,趙莉;風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的研究[J];電力電子技術(shù);1999年02期

6 朱賢龍,黃�？�,陸�；�,龔幼民,陳伯時;基于空間矢量調(diào)制的三相交-交矩陣式變換器的研制與研究方向[J];電氣傳動;1999年02期

7 趙乃霞,徐展;空間向量脈寬調(diào)制原理及實現(xiàn)[J];電氣傳動;2001年01期

8 關(guān)柏利,劉洪臣,徐殿國,王立國;矩陣變換器的四步換流法及硬件實現(xiàn)[J];節(jié)能技術(shù);2004年01期

9 辜承林，韋忠朝，黃聲華，陶醒世;對轉(zhuǎn)子交流勵磁電流實行矢量控制的變速恒頻發(fā)電機(jī)──（第一部分：控制模型與數(shù)值仿真）[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;1996年02期

10 曹志亮 ,張琦雪,朱學(xué)忠;開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)[J];中小型電機(jī);2001年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王勇;矩陣變換器的空間矢量調(diào)制、系統(tǒng)集成及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2005年

2 湯寧平;矩陣變換器供電的交流勵磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究[D];福州大學(xué);2005年

本文編號：2772359