双馈风力发电系统功率控制研究

发布时间：2017-12-02 00:07

  本文关键词：双馈风力发电系统功率控制研究

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【摘要】：石油等化石能源不可再生和燃烧对环境造成严重污染,已成为人类实行可持续发展道路上迫切需要解决的问题,开发利用可再生能源是解决能源危机和环境污染问题的必然选择。风能是所有可再生能源中发展速度最快和开发规模最大的,存在巨大潜力成为保护地球生态环境的清洁能源。如何最大程度利用风能以及控制风力发电系统功率输出,成为风力发电领域的研究重点。建立风力发电系统各个部分的仿真模型,采取合适的控制技术,模拟风力发电系统工作状况,对于风力发电系统的实际应用具有重要的指导意义。本文首先阐述了课题研究的背景及其意义,介绍了风力发电技术的现状、风力发电系统结构组成。详细推导了风力机的空气动力学原理,根据风能利用系数方程建立仿真模型得到不同节距角情况下的风力机特性曲线。建立了风力机传动机构仿真模型,模拟节距角固定情形下不同风速时风力机最大捕获功率的变化情况。由于双馈异步电机是双馈风力发电系统的核心部分,本文着重介绍了双馈感应电机工作原理、推导了双馈异步发电机的稳态等效电路以及给出了不同坐标系之间变换的矩阵方程式。基于以上理论知识,建立了不同坐标系之间变换的仿真模型和双馈异步发电机的dq轴仿真模型。接着在采用双PWM功率变换器结构基础上,提出了网侧变换器电压定向控制和转子侧变换器定子电压定向矢量控制,并在此理论基础上分别建立了网侧和转子侧变流器仿真模型。详细推导了电压型变换器空间矢量调制的基本原理和实现方法,在此基础上建立空间矢量调制仿真模型。文章最后利用Matlab/simulink仿真软件,整合前文各个部分的仿真模型,对功率变换器模型仿真。转子侧变换器采用M文件编写的MPPT跟踪策略进行仿真研究,网侧变换器给定直流参考电压控制输出电压。仿真结果与理论期望进行对比分析,验证了功率跟踪控制策略和电压控制策略是有效的,仿真模型是可行的,应用到现实风力发电系统中具有理论指导作用和实用价值。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614

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本文编号：1242918