风力发电半实物仿真系统及风电集群分布式协同控制研究
本文选题:永磁同步风力发电系统 切入点:半实物仿真 出处:《浙江大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在当今能源短缺等问题日益凸显的情况下,风能作为一种清洁可再生能源获得了快速发展。国内外对风力发电技术相关问题的研究也在不断深入,对于风力发电数字仿真系统国内外已有许多研究,但对于风力发电半实物仿真系统的研究还相对较少,同时,风电集群内部的功率平衡以及分布式风电系统之间的功率分配也是亟待解决的问题。具体的,论文首先概述了国内外风力发电现状,阐述了研究风力发电的重要性。随后介绍了风力发电系统的结构,比较了双馈异步电机与永磁同步电机的性能,最终决定采用永磁同步风力发电系统作为本文的研究对象。本文介绍了风力发电系统的工作原理及控制策略。具体的,通过研究风力机和永磁同步发电系统的工作原理,建立了风力机、永磁同步发电机、变流器模型。针对机侧控制,采取了转速-电流控制、变桨距控制;而针对网侧控制,采取了直流电压环和无功电流内环的双闭环控制。为验证半实物仿真的可行性,构建了半实物仿真系统。首先对DSP控制器及相关模块进行选型,并给出了电路原理图,其次给出了 DSP与RT-LAB的软件设计方法。本文在半实物仿真系统上进行了风力发电半实物系统仿真实验,实验结果表明风力发电半实物仿真的可行性。在单体风力发电系统控制的基础上,本文提出一种基于分布式理论的风电集群协同控制方法。首先阐述了研究风电集群协同控制的必要性,接着在图论与非线性积分器的理论基础上,提出一种基于分布式理论的风电集群功率分配与平衡策略。最后在Matlab/Simulink环境下进行控制仿真,验证了本文提出的风电集群控制方法的有效性。
[Abstract]:Wind energy, as a kind of clean and renewable energy, has been developing rapidly under the condition of energy shortage and so on. There have been many researches on wind power generation digital simulation system at home and abroad, but the research on wind power generation hardware-in-the-loop simulation system is relatively few, at the same time, The power balance within the wind power cluster and the power distribution among the distributed wind power systems are also urgent problems to be solved. Specifically, the paper first summarizes the current situation of wind power generation at home and abroad. The importance of studying wind power generation is expounded, and then the structure of wind power generation system is introduced, and the performance of doubly-fed asynchronous motor and permanent magnet synchronous motor is compared. Finally, the permanent magnet synchronous wind power generation system is chosen as the research object. The working principle and control strategy of the wind power generation system are introduced in this paper. In detail, the working principle of the wind turbine and the permanent magnet synchronous generation system is studied. The model of wind turbine, permanent magnet synchronous generator and converter is established. For machine side control, rotational speed current control, variable pitch control, and grid side control are adopted. In order to verify the feasibility of hardware-in-the-loop simulation, a hardware-in-the-loop simulation system is constructed. First, the DSP controller and related modules are selected, and the circuit schematic diagram is given. Secondly, the software design method of DSP and RT-LAB is given. In this paper, the simulation experiment of wind-power half-in-the-loop system is carried out on the hardware-in-the-loop simulation system. The experimental results show the feasibility of hardware-in-the-loop simulation of wind power generation. In this paper, a method of wind power cluster cooperative control based on distributed theory is proposed. Firstly, the necessity of studying wind power cluster cooperative control is expounded, and then, based on graph theory and nonlinear integrator theory, A power allocation and balance strategy for wind power cluster based on distributed theory is proposed. Finally, the control simulation under Matlab/Simulink environment is carried out to verify the effectiveness of the proposed wind power cluster control method.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM614
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,本文编号:1585702
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