双馈异步风力发电机直接转矩控制的研究

发布时间：2017-08-24 21:31

  本文关键词：双馈异步风力发电机直接转矩控制的研究

  更多相关文章： 风力发电 最大风能追踪 双馈异步发电机 直接转矩控制

【摘要】：随着煤和石油等传统化石能源的濒临枯竭,环境污染问题日益严重,可再生清洁能源成为可持续发展重要支撑,风能作为可再生的清洁能源之一,在发电技术领域中具有极大的发展潜力。当前风力发电机组类型中,永磁直驱式和双馈异步式占据市场的份额越来越大,我国新增的大型风电机组中,绝大部分为双馈异步式。但由于双馈异步风力发电机励磁变换器容量小,对整个双馈风力发电机组的控制能力弱,故其变换器的稳定性控制策略占据着至关重要的地位。目前国内外,矢量控制技术在双馈风力发电机中的应用已趋成熟,但其控制响应过慢,且控制过程相对复杂。专家们希望通过更为简单的控制策略,实现对双馈风力发电机的运行控制,而首选当然是目前研究较多的直接转矩控制。直接转矩控制主要思想是对发电机电磁转矩和磁链进行控制,控制过程简单,响应较快。但目前直接转矩控制技术仍存在不足,研究尚未成熟。本文针对双馈风力发电机直接转矩控制技术进行研究,希望对双馈风力发电机的未来的控制技术发展的应用能有所帮助。首先,概要介绍了风力发电的发展现状及趋势;介绍了当前主流的双馈风电变换器控制方法;总结了国内外直接转矩控制技术的研究现状及目前直接转矩控制技术中存在的不足。其次,通过了解空气动力学基本原理相关知识和双馈风力发电机结构,建立了三相静止坐标系下和两相旋转坐标系的双馈风力发电机数学模型。再次,深入分析双馈风力发电机传统的直接转矩控制原理,在总结当前直接转矩控制系统中存在的不足之上,提出了一种新型电压幅值和相角估算的直接转矩控制方法。该新型方法通过磁链和转矩误差估算出参考转子电压及转子电压相角,送入SVPWM单元进行开关信号调制,将调制信号送入转子侧逆变器,实现对发电机转子侧的运行控制。最后,在Simulink平台下对传统和新型直接转矩控制方法进行仿真比较,仿真结果表明,新型直接转矩控制系统虽在低速运行时的控制效果仍然不理想,但其在额定风速附近、额定风速以上风速变化情况下和电网故障条件下,降低了风电系统调节时间;并避免了传统直接转矩控制中变换器开关频率不固定的不足。对变换器的控制效果较为理想。对实际双馈异步风力发电机控制系统的设计和调试具有一定的指导意义。
【关键词】：风力发电 最大风能追踪 双馈异步发电机 直接转矩控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 风力发电的发展现状及趋势11-15
• 1.2.1 风力发电的发展现状11-13
• 1.2.2 风力发电发展趋势13-15
• 1.3 双馈异步风力发电机的控制方法15-16
• 1.4 直接转矩控制控制技术的研究现状16-17
• 1.5 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 双馈风力发电机系统理论及建模19-30
• 2.1 空气动力学基本原理19-22
• 2.1.1 风能转换基本理论19-20
• 2.1.2 风力机运行特性及控制策略20-22
• 2.2 双馈风力发电机的结构及功率流动22-23
• 2.2.1 双馈风力发电机系统结构22
• 2.2.2 双馈风力发电机运行原理及功率流动22-23
• 2.3 双馈风力发电机的数学模型23-30
• 2.3.1 三相静止坐标系下DFIG的数学模型23-28
• 2.3.2 两相旋转d-q坐标系下DFIG的数学模型28-30
• 第3章 双馈风力发电机直接转矩控制的研究30-47
• 3.1 传统直接转矩控制的基本原理30-36
• 3.1.1 理想电压型逆变器数学模型31-32
• 3.1.2 空间电压矢量的形成及分布32-33
• 3.1.3 空间电压矢量对磁链和电磁转矩的影响33-36
• 3.2 传统DTC的结构及仿真实现36-40
• 3.2.1 磁链和转矩的计算36-38
• 3.2.2 磁链和转矩的控制38-39
• 3.2.3 开关电压矢量表39-40
• 3.2.4 脉冲形成40
• 3.3 新型直接转矩控制的研究40-46
• 3.3.1 新型直接转矩控制的原理及结构40-41
• 3.3.2 新型直接转矩控制实现41-46
• 3.4 小结46-47
• 第4章 双馈风力发电机DTC的仿真讨论47-54
• 4.1 MATLAB/Simulink平台下两种DTC模型的验证47-48
• 4.2 两种DTC的仿真比较48-53
• 4.3 小结53-54
• 第5章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-56
• 附录56-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果61-62
• 致谢62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;高效风力发电机[J];发明与革新;2001年05期

2 闫合香;高效风力发电机[J];机械与电子;2001年05期

3 陈松利 ,田德,王海宽,辛海升;200W浓缩风能型风力发电机的应用[J];农村牧区机械化;2001年03期

4 陈松利,王海宽,辛海升,韩巧丽;200W浓缩风能型风力发电机抗台风塔架的设计[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2001年04期

5 刘桦;高效风力发电机[J];微电机(伺服技术);2001年03期

6 明涛;高效风力发电机问世[J];机械工程师;2002年03期

7 ;阿根廷推出新型风力发电机[J];上海大中型电机;2002年04期

8 杨小林,范磊,李海峰;300kW可变速风力发电机的研制[J];大电机技术;2002年05期

9 马鹏飞;小型风力发电机使用知识[J];可再生能源;2003年02期

10 ;阿根廷推出新型风力发电机[J];福建电力与电工;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 侯书红;张新燕;;利用面向方框图的仿真方法对风力发电机进行仿真[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

2 周俊旭;张林文;邹宇知;;大型风力发电机复合材料叶片研制探索[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年

3 周俊旭;张林文;邹宇知;;大型风力发电机复合材料叶片研制探索[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年

4 田德;王海宽;韩巧丽;;浓缩风能型风力发电机的研究与进展[A];中国农业工程学会第七次全国会员代表大会及学术年会论文集[C];2004年

5 田德;王海宽;韩巧丽;;浓缩风能型风力发电机的研究与进展[A];中国农业工程学会第七次会员代表大会论文集[C];2004年

6 田德;王海宽;韩巧丽;;300W浓缩风能型风力发电机的特性分析[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年

7 俞红鹰;;中国小型风力发电机回顾与展望[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];2006年

8 周俊旭;张林文;邹宇知;;大型风力发电机复合材料叶片研制探索[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年

9 李丹;张义军;吕伟涛;;风力发电机叶片姿态与雷击概率关系的模拟分析[A];S13 第十届防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估[C];2012年

10 吴亚飞;;浅谈风力发电机的维修与保养[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2012年度论文集（上）[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 季红兵邋玉涛;戚机厂试制成功风力发电机[N];常州日报;2007年

2 黄宣传;黄石一退休高工造出风力发电机[N];湖北日报;2007年

3 宋亚平 王雪杉 记者　 薛秀颖;哈电领军国内大型风力发电机[N];哈尔滨日报;2006年

4 本报记者 原子 实习生 王太刚;一种家用风力发电机在黄石“怀胎”[N];黄石日报;2007年

5 常思哲;浑南将建风力发电机生产基地[N];沈阳日报;2007年

6 熊兆蓉;德国风力发电“风险”引起关注[N];中国信息报;2007年

7 本报记者 应尤佳;江特电机合营风力发电机[N];上海证券报;2008年

8 黄启艳;中山造“家庭风力发电机”拿到首张订单[N];中山日报;2008年

9 记者 毛庆邋通讯员 赵敬翔;南京首个风力发电机项目落户溧水[N];南京日报;2008年

10 本报记者 严丹;北海风力发电机正式并网发电[N];北海日报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王建宏;风力发电机的柔性多体动力学研究[D];重庆大学;2009年

2 白\讶，

本文编号：733237