永磁同步风力发电系统最大风能追踪控制策略研究

发布时间：2017-07-07 17:14

  本文关键词：永磁同步风力发电系统最大风能追踪控制策略研究

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【摘要】：最大风能追踪控制是风力发电中一项关键技术,捕捉最大风能能够提升风力发电的效率。本文以噪声低、可靠性高的双PWM型永磁同步风力发电系统作为研究对象,在研究最大风能追踪控制策略现状的基础上,提出了性能更优的并网永磁同步发电系统最大风能追踪控制策略。主要工作和成果如下：(1)分析了风力机能量转换原理,风力机的基本输出特性,研究了风力机、永磁同步发电机、双PWM变流器、直流母线以及传动系统的数学模型,并在MATLAB建模。(2)确定机侧变流器和网侧变流器的控制策略。选用电压定向矢量控制作为网侧变流器控制策略实现系统并网；提出基于转矩电流前馈的矢量控制作为机侧变流器的控制策略实现最大风能跟踪,在MATLAB中进行仿真并与磁场定向矢量控制仿真结果做对比,结果显示基于转矩电流前馈的机侧矢量控制跟踪最大风能效果更佳。(3)分别把爬山算法和粒子群算法运用在转速寻优中,并结合变流器的控制策略,在MATLAB中对两种算法进行仿真并对比。结果表明基于粒子群算法的永磁同步风力发电系统最大风能追踪有效可行,与传统的爬山算法相比,提高了响应速度,使最大风能捕捉更精确。(4)提出一种根据不同风速改变偏航阈值的算法。搭建基于PLC控制的E-wind Turbine半仿真半实物平台,利用LAD语言实现算法,在实验平台上验证算法有效可行。该算法改善了偏航系统动作频繁的缺点,提高了风能捕捉的效率。
【关键词】：永磁同步发电机 双PWM变流器 矢量控制 粒子群 偏航系统
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 国内外常用的风电机组的主要类型10-13
• 1.2.1 笼型异步风力发电系统11-12
• 1.2.2 双馈风力发电系统12
• 1.2.3 直驱式永磁同步发电系统12-13
• 1.3 国内外最大风能追踪控制策略的发展现状13-16
• 1.4 论文研究的主要内容16-18
• 第二章 直驱式永磁同步发电系统18-33
• 2.1 风力机能量转换过程18-20
• 2.1.1 风能的描述18
• 2.1.2 风力机风能转换分析18-20
• 2.1.3 风力发电机组的重要参数20
• 2.2 风力机的输出特性20-22
• 2.2.1 风力机的功率特性20-21
• 2.2.2 风力机的转矩—速度特性21-22
• 2.3 永磁同步发电系统的建模22-26
• 2.3.1 风力机的数学模型23
• 2.3.2 永磁同步电机的数学模型23-26
• 2.4 变流器的数学模型26-31
• 2.4.1 机侧变流器的数学模型27
• 2.4.2 网侧变流器的数学模型27-31
• 2.5 直流母线数学模型31-32
• 2.6 传动系统数学模型32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 双PWM变流器的控制33-42
• 3.1 变流器的结构33-34
• 3.1.1 二极管接直流电压变化的PWM电压源型逆变器33
• 3.1.2 二极管接直流侧电压稳定的PWM电压源型逆变器33-34
• 3.1.3 双PWM电压型变流器34
• 3.2 双PWM变流器的控制策略34-40
• 3.2.1 机侧变流器的控制策略35-39
• 3.2.2 网侧变流器的控制策略39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 基于粒子群算法的最大风能追踪42-52
• 4.1 最大风能追踪的原理42-43
• 4.2 基于粒子群算法的最大风能跟踪43-46
• 4.2.1 粒子群算法的原理43
• 4.2.2 粒子群算法的实现43-46
• 4.2.3 基于粒子群算法最大风能追踪的控制策略46
• 4.3 最大风能追踪的仿真模型46-48
• 4.4 仿真结果及分析48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 风力发电系统的偏航控制设计及实现52-64
• 5.1 偏航系统的作用及分类52-53
• 5.2 偏航系统的工作原理53-54
• 5.3 偏航系统的控制策略54-57
• 5.3.1 偏航的执行方式54-55
• 5.3.2. 自动偏航控制策略55-56
• 5.3.3. 自动解缆控制策略56-57
• 5.4 风力发电系统实验平台的搭建57-59
• 5.4.1 实验平台的组成57-58
• 5.4.2 实验平台实物连接58-59
• 5.5 偏航系统在实验平台上的实现59-62
• 5.5.1 设备组态60
• 5.5.2 PM125 I/O地址配置60-61
• 5.5.3 变量的地址分配61
• 5.5.4 WinCC监控界面的设计61-62
• 5.6 偏航结果分析62-63
• 5.7 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间完成的论文与专利70

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本文编号：531088