直驱永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪研究

发布时间：2020-04-08 08:15

【摘要】：随着化石燃料资源的日趋匮乏,现亟需一种绿色能源来满足人类日益增长的能源需求。风能具有储量丰富、可再生、无污染等优点,现已成为世界各国研究的重点。如何快速高效的实现对风能的最大功率点跟踪(MPPT)控制,对提高风能利用率有重大意义。本文的研究对象是直驱型永磁同步发电机(D-PMSG),采用双PWM变流器控制,以风电机组的最大功率点跟踪为控制目标。介绍了直驱永磁同步风力发电系统的工作原理及拓扑结构,分别建立了风力机、PMSG、机侧变流器、网侧变流器的数学模型。机侧变流器通过最佳叶尖速比法得出在不同风速下的最佳转速,采用电流内环与转速外环的双闭环控制系统,实现对最大风能的捕获。传统的PI控制需要精确的数学模型,其控制参数固定不变,而风力发电系统具有时变性、非线性等特点,传统的PI控制器无法确定误差上升和下降变化情况,只能对瞬时误差做出反应,不能及时有效的跟踪到最佳转速。而模糊控制不需要精确的数学模型,它以实际工作经验建立控制规则,对系统中参数的变化不敏感。本文通过结合模糊控制与传统PID控制,在额定风速以下,针对转速外环设计模糊PID控制器。该模糊PID控制器采用二维模糊控制器和三角形隶属度函数,以实际转速和最佳转速为输入。网侧变流器采用基于电网电压的矢量控制,采用电流内环与电压外环的双闭环控制系统,实现对有功电流和无功电流的解耦控制。在Matlab/Simulink中搭建额定功率为2.5MW的风力发电机组仿真模型,对仿真模型分别采用模糊PID控制器与传统PI控制器进行仿真实验对比。仿真结果表明模糊PID控制方法可以较好的跟踪最大功率,具有更快的动态响应和收敛速度。
【图文】：

c表 4.3 kd的模糊控制规则表Tab. 4.3 Fuzzy control rule of kdec4.10—图 4.12 所示为每个模糊推理系统输出的控制曲面。

c表 4.3 kd的模糊控制规则表Tab. 4.3 Fuzzy control rule of kdec4.10—图 4.12 所示为每个模糊推理系统输出的控制曲面。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614

【参考文献】

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本文编号：2619115