斯特林直线发电机建模与直接功率控制

发布时间：2019-04-18 14:18

【摘要】：近年来,随着当今世界能源形势日趋严峻,对太阳能为代表的可再生能源开发越来越受到人们的关注。碟式太阳能热发电在太阳能热发电技术中热电转换效率最高,且具有模块化结构,发展潜力巨大,应用前景广阔。本论文为电气工程与热能工程的学科交叉,研究对象是一套运用于碟式太阳能热发电系统的斯特林直线发电机,在掌握斯特林直线发电机工作原理基础上,对热电系统工作特性进行分析,建立发电机系统数学模型,并采用直接功率控制策略对斯特林直线发电机功率进行控制,保证输出直流侧电压稳定可控,发电机效率运行。论文主要进行了以下几个方面的工作:(1)介绍了斯特林直线发电系统的整体结构组成,对本系统涉及到的斯特林发动机以及永磁直线发电机工作原理进行了分析,建立了斯特林直线发电机数学模型。(2)针对太阳能热电系统中斯特林发动机工作特性进行了分析,观察某地区一天晴朗天气下热电系统性能曲线,对影响斯特林机工作效率因素进行分析,提出运用压力控制法来调节斯特林机效率保持最优。(3)分析太阳能热电系统中永磁直线发电机理想发电状态下最高效率运行条件。提出运用直接功率控制策略对发电机进行控制,达到发电机单位功率因数运行,效率最优目的。(4)详细分析了传统永磁直线发电机直接功率控制原理,提出控制策略存在系统延时及开关频率不固定等缺陷。考虑提升系统直流侧输出电压的动态响应,设计了模糊PI控制器替代常规PI控制器。(5)对传统控制策略存在的缺陷进行改进,分别提出模糊预测和模型预测与SVPWM相结合的直接功率控制。模糊预测以解决系统时延为目的,对系统下一时刻有功功率和无功功率瞬时值进行预测;模型预测以功率误差最小为目的设计了目标函数和优化条件,控制方法为求解目标函数最优解的过程;SVPWM用来获得固定开关频率的效果。(6)在matlab/simulink软件环境下,分别搭建了斯特林直线发电机系统在三种直接功率控制方法下的仿真模型,并将三种方法进行了仿真比对分析,验证了本文所提控制策略的正确性和可行性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31

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本文编号：2460102