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基于异步电机的风力机模拟平台研究

发布时间:2018-04-18 12:37

  本文选题:异步电机 + 矢量控制 ; 参考:《华中科技大学》2014年硕士论文


【摘要】:在风力发电相关技术研究中,由于存在天气、环境、成本等多种因素,直接利用风力机进行实验研究很困难。因此,研制实验室内风力机模拟平台很有必要,即通过控制电机模拟风力机在一系列风速序列下的特性,为发电系统提供机械动力。本文以风力机的转矩特性入手,以异步电机矢量控制为手段,对风力机静态特性和动态特性模拟进行了深入的分析和研究。 本文从风力机气动学方面对模拟风力机的原理进行了介绍,按静态特性与动态特性两方面展开分析,给出了用于动态模拟的风速模型和大惯量转矩补偿的模型,分析了设计转矩补偿中转速滤波器的方法,最后利用仿真平台验证了理论分析的正确性。 基于矢量控制原理和坐标变换工具,以异步电机数学模型为基础,分析了异步电机转子场定向控制系统的原理,讨论了本文所采用的转子磁链观测方法。并依据经典控制理论分别设计了电流调节器、转子磁链调节器和转速调节器。最后通过仿真验证了矢量控制系统良好的设计性能。 基于上述理论研究,搭建了风力机模拟平台,介绍了风力机模拟平台的结构与功能,并以此为基础设计了基于LabVIEW的人机交互界面和相应所用DSP程序的架构,最后利用Plecs仿真软件对整个风力机模拟平台进行了仿真验证。 在上述平台进行了实验工作,首先通过实验验证了异步电机矢量控制的控制性能。在此基础上进行了风力机静态和动态特性的模拟,将负载发电机控制在转速闭环的工况下测试了风力机静态特性的整段曲线,对比了大惯量模拟前后的特性差异,,并进行了60s连续风速序列的风力机模拟实验。最后与网侧逆变器级联进行了并网发电实验。实验结果验证了本文理论的正确性,模拟性能满足设计要求。
[Abstract]:In the research of wind power generation technology, it is very difficult to use wind turbine directly because of the weather, environment, cost and other factors.Therefore, it is necessary to develop the simulation platform of wind turbine in laboratory, that is, to provide mechanical power for power generation system by controlling the characteristics of wind turbine under a series of wind speed series.Based on the torque characteristics of wind turbine and vector control of asynchronous motor, the static and dynamic characteristics of wind turbine are analyzed and studied in this paper.In this paper, the principle of simulated wind turbine is introduced from the aspect of wind turbine aerodynamics, and the wind speed model and large inertia torque compensation model for dynamic simulation are given.The method of designing rotational speed filter in torque compensation is analyzed, and the correctness of theoretical analysis is verified by simulation platform.Based on vector control principle and coordinate transformation tool, the principle of rotor field oriented control system of asynchronous motor is analyzed based on the mathematical model of asynchronous motor, and the rotor flux observation method adopted in this paper is discussed.According to the classical control theory, the current regulator, rotor flux regulator and speed regulator are designed respectively.Finally, the good performance of vector control system is verified by simulation.Based on the above theoretical research, the wind turbine simulation platform is built, and the structure and function of the wind turbine simulation platform are introduced. Based on this, the human-computer interface based on LabVIEW and the corresponding DSP program architecture are designed.Finally, Plecs simulation software is used to simulate the whole wind turbine simulation platform.The experimental work is carried out on the above platform. Firstly, the control performance of vector control of asynchronous motor is verified by experiments.On this basis, the static and dynamic characteristics of the wind turbine are simulated, the load generator is controlled in the closed loop of speed, the whole curve of the static characteristic of the wind turbine is tested, and the difference of the characteristics before and after the simulation of the large inertia is compared.The simulation experiment of 60 s continuous wind speed series was carried out.Finally, a grid-connected power generation experiment with cascaded grid side inverter is carried out.The experimental results verify the correctness of the theory and the simulation performance meets the design requirements.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM343;TM614

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9 朱

本文编号:1768406


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