风力机模拟系统仿真研究
发布时间：2021-12-28 16:13
随着世界经济的快速发展,能源危机的日益加剧以及环境的恶化加速人类对新能源的探求。风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源,受到世界各国的广泛关注,风力发电已成为世界新能源的主要形式之一。研究风力发电技术,现场试验是最理想的方法。由于风场环境的不可控性,大量的风电场现场试验受自然条件的限制,难以达到预期效果。为提高风力发电技术的研发水平,有必要研究一种能在实验室环境下模拟风力机特性的技术,简化试验过程,缩短研究周期。风力机模拟系统,能够不受环境影响,制定不同风速模型,模拟不同风力机的特性,为微电网实验室的建立奠定基础。论文详细地研究基于直流电动机和异步电动机的风力机模拟系统,搭建了相应的数学模型,对恒定风速和变化风速两种情况,建立了计及风力机剪切、塔影效应的动态模拟方案,使风力机模拟系统的输出特性和实际风力机特性更为接近。具体研究内容如下：（1）首先对风力发电技术作了概述,分析国内外风力发电现状,对比多种风力机模拟系统的模型,在此基础上对风力机模拟技术展开研究。（2）研究基本风、渐变风、阵风和随机风的数学模型,学习风能转换原理,建立风力机的空气动力学模型,采用Simulink得到风能利用系...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 现代风力发电发展概述
1.2.1 国外风力发电发展现状与趋势
1.2.2 国内风力发电发展现状与趋势
1.3 风力发电技术现状及其发展趋势
1.4 研究风力机模拟系统的必要性
1.5 文章的主要内容
第二章 风力机模拟系统的基本原理
2.1 风力机的气动特性
2.1.1 贝兹理论
2.1.2 风力机的空气动力学模型
2.2 建立风力机的数学模型
2.3 风速模型
2.3.1 风速的数学模型
2.3.2 风速的仿真分析
2.4 风力机模拟原理
2.5 最大风能追踪控制的研究
2.6 风力机的模拟方法分类
2.7 本章小结
第三章 基于直流电动机的风力机模拟系统仿真研究
3.1 直流电动机特性及数学模型
3.2 风力机特性的直流电动机模拟
3.3 基于梯度下降的自适应PI控制算法
3.4 风力机动态特性的模拟
3.4.1 剪切效应的模拟
3.4.2 塔影效应的模拟
3.4.3 风场等效风速计算
3.4.4 基于三桨叶风力机的等效风速模拟
3.4.5 归一化等效转矩模型的建立
3.5 风力机模拟系统的MATLAB仿真
3.5.1 建立仿真模型
3.5.2 结果及分析
3.6 本章小结
第四章 基于异步电机的风力机模拟系统分析
4.1 引言
4.2 异步电动机的变频调速
4.2.1 变频调速原理
4.2.2 变频调速控制方法
4.3 异步电动机坐标变换及其数学模型
4.3.1 异步电动机在三相静止坐标系条件下的模型
4.3.2 异步电动机的坐标变换
4.3.3 坐标变换下的异步电机数学模型
4.4 异步电动机模拟风力机的原理
4.4.1 交流异步电动机模拟风力机的原理
4.4.2 矢量控制的基本思路
4.4.3 按照转子磁链定向进行矢量控制
4.4.4 矢量控制的解耦
4.4.5 转子磁链数学模型
4.4.6 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统
4.5 本章小结
第五章 异步电动机模拟风力机仿真分析
5.1 风力机模拟系统仿真
5.2 异步电动机模拟风力机模型仿真
5.2.1 给定风速下模拟系统特性
5.2.2 稳态特性
5.2.3 动态特性
5.2.4 结论
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无刷直流电机的风力机转矩模拟[J]. 郭天勇,赵庚申,赵耀,程如岐,赵二刚,祁超. 农业工程学报. 2011(05)
[2]永磁直驱风力发电中风力机模拟系统的研究[J]. 李军,田野,田华,陈国柱. 电力电子技术. 2011(01)
[3]风电在中国[J]. 陈宗器,郝红珍. 电气技术. 2010(12)
[4]风力机动态模拟器的仿真研究[J]. 李少林,张兴,杨淑英,张崇巍,曹仁贤. 太阳能学报. 2010(10)
[5]基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统[J]. 刘钰山,葛宝明,毕大强,王文亮. 电力系统保护与控制. 2010(18)
[6]一种新型永磁同步风力发电系统的研究[J]. 王得利,李杰,陈国呈. 电气传动自动化. 2008(02)
[7]基于直流电机的风力机模拟技术研究[J]. 马洪飞,张薇,李伟伟,徐殿国. 太阳能学报. 2007(11)
[8]基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性[J]. 李伟伟,徐殿国,张学广. 电机与控制应用. 2007(11)
[9]基于直流电动机的风力机特性模拟[J]. 张琦玮,蔡旭. 计算机仿真. 2007(10)
[10]直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略[J]. 尹明,李庚银,张建成,赵巍然,薛轶峰. 电网技术. 2007(15)
博士论文
[1]变速恒频双馈风力发电模拟平台的研究[D]. 谢震.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于双馈电机的变速恒频风力发电模拟实验平台[D]. 刘衍伟.华南理工大学 2011
[2]风力机特性分析和模拟装置开发[D]. 姜鑫.浙江大学 2011
[3]变速恒频风力发电机组模拟系统的研究[D]. 叶远茂.华南理工大学 2010
[4]基于直流电动机的风力机模拟器研究[D]. 刘彦超.内蒙古工业大学 2009
[5]基于直流电动机的风力机特性模拟试验平台的研究[D]. 刘博.电子科技大学 2009
[6]异步电机模拟风轮机的变频调速系统研究[D]. 安小丹.北京交通大学 2008
[7]风轮输出特性模拟实验平台的设计与研究[D]. 李丹娜.沈阳工业大学 2007
[8]变速恒频风力发电模拟系统的研究[D]. 刘重春.广东工业大学 2006
[9]变频调速异步电机模拟风轮输出特性的设计与研究[D]. 楚峥.沈阳工业大学 2006
本文编号：3554355
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 现代风力发电发展概述
1.2.1 国外风力发电发展现状与趋势
1.2.2 国内风力发电发展现状与趋势
1.3 风力发电技术现状及其发展趋势
1.4 研究风力机模拟系统的必要性
1.5 文章的主要内容
第二章 风力机模拟系统的基本原理
2.1 风力机的气动特性
2.1.1 贝兹理论
2.1.2 风力机的空气动力学模型
2.2 建立风力机的数学模型
2.3 风速模型
2.3.1 风速的数学模型
2.3.2 风速的仿真分析
2.4 风力机模拟原理
2.5 最大风能追踪控制的研究
2.6 风力机的模拟方法分类
2.7 本章小结
第三章 基于直流电动机的风力机模拟系统仿真研究
3.1 直流电动机特性及数学模型
3.2 风力机特性的直流电动机模拟
3.3 基于梯度下降的自适应PI控制算法
3.4 风力机动态特性的模拟
3.4.1 剪切效应的模拟
3.4.2 塔影效应的模拟
3.4.3 风场等效风速计算
3.4.4 基于三桨叶风力机的等效风速模拟
3.4.5 归一化等效转矩模型的建立
3.5 风力机模拟系统的MATLAB仿真
3.5.1 建立仿真模型
3.5.2 结果及分析
3.6 本章小结
第四章 基于异步电机的风力机模拟系统分析
4.1 引言
4.2 异步电动机的变频调速
4.2.1 变频调速原理
4.2.2 变频调速控制方法
4.3 异步电动机坐标变换及其数学模型
4.3.1 异步电动机在三相静止坐标系条件下的模型
4.3.2 异步电动机的坐标变换
4.3.3 坐标变换下的异步电机数学模型
4.4 异步电动机模拟风力机的原理
4.4.1 交流异步电动机模拟风力机的原理
4.4.2 矢量控制的基本思路
4.4.3 按照转子磁链定向进行矢量控制
4.4.4 矢量控制的解耦
4.4.5 转子磁链数学模型
4.4.6 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统
4.5 本章小结
第五章 异步电动机模拟风力机仿真分析
5.1 风力机模拟系统仿真
5.2 异步电动机模拟风力机模型仿真
5.2.1 给定风速下模拟系统特性
5.2.2 稳态特性
5.2.3 动态特性
5.2.4 结论
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无刷直流电机的风力机转矩模拟[J]. 郭天勇,赵庚申,赵耀,程如岐,赵二刚,祁超. 农业工程学报. 2011(05)
[2]永磁直驱风力发电中风力机模拟系统的研究[J]. 李军,田野,田华,陈国柱. 电力电子技术. 2011(01)
[3]风电在中国[J]. 陈宗器,郝红珍. 电气技术. 2010(12)
[4]风力机动态模拟器的仿真研究[J]. 李少林,张兴,杨淑英,张崇巍,曹仁贤. 太阳能学报. 2010(10)
[5]基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统[J]. 刘钰山,葛宝明,毕大强,王文亮. 电力系统保护与控制. 2010(18)
[6]一种新型永磁同步风力发电系统的研究[J]. 王得利,李杰,陈国呈. 电气传动自动化. 2008(02)
[7]基于直流电机的风力机模拟技术研究[J]. 马洪飞,张薇,李伟伟,徐殿国. 太阳能学报. 2007(11)
[8]基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性[J]. 李伟伟,徐殿国,张学广. 电机与控制应用. 2007(11)
[9]基于直流电动机的风力机特性模拟[J]. 张琦玮,蔡旭. 计算机仿真. 2007(10)
[10]直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略[J]. 尹明,李庚银,张建成,赵巍然,薛轶峰. 电网技术. 2007(15)
博士论文
[1]变速恒频双馈风力发电模拟平台的研究[D]. 谢震.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于双馈电机的变速恒频风力发电模拟实验平台[D]. 刘衍伟.华南理工大学 2011
[2]风力机特性分析和模拟装置开发[D]. 姜鑫.浙江大学 2011
[3]变速恒频风力发电机组模拟系统的研究[D]. 叶远茂.华南理工大学 2010
[4]基于直流电动机的风力机模拟器研究[D]. 刘彦超.内蒙古工业大学 2009
[5]基于直流电动机的风力机特性模拟试验平台的研究[D]. 刘博.电子科技大学 2009
[6]异步电机模拟风轮机的变频调速系统研究[D]. 安小丹.北京交通大学 2008
[7]风轮输出特性模拟实验平台的设计与研究[D]. 李丹娜.沈阳工业大学 2007
[8]变速恒频风力发电模拟系统的研究[D]. 刘重春.广东工业大学 2006
[9]变频调速异步电机模拟风轮输出特性的设计与研究[D]. 楚峥.沈阳工业大学 2006
本文编号：3554355
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3554355.html
