風(fēng)電系統(tǒng)感應(yīng)發(fā)電機(jī)效率優(yōu)化研究

【摘要】：當(dāng)今，能源問題日趨嚴(yán)峻，開發(fā)和利用可再生能源是符合經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)。風(fēng)能是一種重要的可再生能源，其開發(fā)受到世界普遍的重視。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)資源特性，風(fēng)電機(jī)組往往工作在低風(fēng)速環(huán)境，變流器長時間工作在輕載狀態(tài)。針對鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)全功率變流器，如果機(jī)側(cè)變流器采用傳統(tǒng)的恒定磁鏈控制方式，會使系統(tǒng)損耗增加，運(yùn)行效率降低。因此，研究感應(yīng)發(fā)電機(jī)的效率優(yōu)化控制方法，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率，對風(fēng)電系統(tǒng)應(yīng)用具有重要意義。 本文針對鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)全功率變流器機(jī)組，首先建立了考慮鐵損電阻變化的發(fā)電機(jī)損耗模型，將隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的鐵損電阻引入到系統(tǒng)控制中，在此基礎(chǔ)上討論了最優(yōu)磁鏈給定的方法，并將其應(yīng)用到轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制中，來完成對感應(yīng)發(fā)電機(jī)的精確控制。其次針對磁鏈優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，本文研究了損耗模型法，通過實(shí)時采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩信號，求解發(fā)電機(jī)損耗的最優(yōu)工作點(diǎn)，從而得到最優(yōu)磁鏈的設(shè)定值。實(shí)際應(yīng)用中，可以將發(fā)電機(jī)最優(yōu)工作點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、磁鏈制表，通過查表的方法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)磁鏈快速給定。第三，本文研究了在線搜索法在發(fā)電機(jī)損耗最優(yōu)化控制中的應(yīng)用，這種方法無需精確的電機(jī)模型信息，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)級(包括變流器、發(fā)電機(jī)、濾波器、線路等)損耗最優(yōu)點(diǎn)的精確設(shè)定。為了改善搜索法的收斂速度，本文設(shè)計(jì)了基于模糊控制理論的搜索控制器。最后，將上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，本文提出了一種適合感應(yīng)電機(jī)全功率風(fēng)電變流器機(jī)組的綜合節(jié)能方案。基于所提出的方法，我們分別搭建了Matlab/Simulink仿真平臺以及350kW感應(yīng)發(fā)電機(jī)風(fēng)電變流器實(shí)驗(yàn)平臺對效率優(yōu)化方法進(jìn)行了性能驗(yàn)證。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的優(yōu)化方法具有較好的節(jié)能效果，為基于感應(yīng)發(fā)電機(jī)的全功率變流器機(jī)組的高效運(yùn)行提供了新方法。 【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)發(fā)電機(jī) 變鐵損電阻 損耗模型 在線搜索 效率優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-16
• 第1章 緒論16-23
• 1.1 課題背景及意義16-18
• 1.2 風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)18-20
• 1.3 感應(yīng)發(fā)電機(jī)效率優(yōu)化現(xiàn)狀20-21
• 1.4 文章主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排21-23
• 第2章 感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 感應(yīng)電機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型分析23-28
• 2.3 感應(yīng)電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型的建立28-33
• 2.3.1 坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換28-31
• 2.3.2 感應(yīng)電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型31-33
• 2.4 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的電機(jī)矢量控制33-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 損耗模型法優(yōu)化電機(jī)效率37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 LMC 介紹37-38
• 3.3 感應(yīng)電機(jī)損耗模型38-41
• 3.4 考慮變化鐵損的電機(jī)模型41-42
• 3.5 黃金分割法搜索最優(yōu)磁鏈42-46
• 3.5.1 黃金分割搜索法原理43-44
• 3.5.2 黃金分割搜索算法實(shí)現(xiàn)44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 磁鏈值的最優(yōu)搜索法47-60
• 4.1 引言47
• 4.2 搜索法效率優(yōu)化47-49
• 4.3 基于模糊邏輯的搜索法49-59
• 4.3.1 模糊控制理論基礎(chǔ)49-50
• 4.3.2 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)50-52
• 4.3.3 模糊控制搜索法實(shí)現(xiàn)52-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 電機(jī)優(yōu)化仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證60-76
• 5.1 基于 matlab 的電機(jī)系統(tǒng)仿真模型的建立60-63
• 5.1.1 感應(yīng)發(fā)電機(jī)本體模塊61-62
• 5.1.2 矢量控制模塊62-63
• 5.1.3 模糊邏輯控制器模塊63
• 5.2 仿真參數(shù)及結(jié)果分析63-69
• 5.3 節(jié)能方法改進(jìn)69-70
• 5.4 實(shí)驗(yàn)平臺介紹70-75
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)成71-73
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)平臺參數(shù)73-74
• 5.4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析74-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 附錄83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文84

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