變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤控制的研究

【摘要】：隨著全球氣候的不斷惡化以及化石能源的日趨枯竭，世界各國逐漸將關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向于新能源的開發(fā)與利用。風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，由于具有資源豐富、分布廣泛、干凈等特點(diǎn)，在新能源領(lǐng)域中一直占據(jù)著重要的位置。風(fēng)力發(fā)電不僅具有成熟的發(fā)電技術(shù)，而且還具有相當(dāng)大的開發(fā)規(guī)模，是一種極具市場化應(yīng)用前景的發(fā)電方式。隨著變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的廣泛應(yīng)用，如何提高風(fēng)能利用效率，實(shí)現(xiàn)發(fā)電量的最大化已經(jīng)成為了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的關(guān)鍵問題。 本文以變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大風(fēng)能追蹤控制為主要研究內(nèi)容，首先綜述了國內(nèi)外風(fēng)能開發(fā)與風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展水平以及最大風(fēng)能追蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本理論，具體分析了風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行機(jī)理、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性以及最大風(fēng)能追蹤的原理和控制方法。然后根據(jù)雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，建立了雙饋異步發(fā)電機(jī)在各個(gè)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，通過采用定子磁鏈定向矢量控制技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行解耦控制，設(shè)計(jì)了外環(huán)為轉(zhuǎn)速環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上，提出了基于模糊控制的最大功率點(diǎn)追蹤算法。該算法將模糊控制理論與最佳功率曲線特性和改進(jìn)的爬山法思想有效地結(jié)合起來，通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的模糊控制器來給出發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下的最佳轉(zhuǎn)速，以此來對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)追蹤最大風(fēng)能的控制目標(biāo)。該算法控制簡單，既不需要測(cè)量風(fēng)速，也不需要依賴風(fēng)力機(jī)的相關(guān)參數(shù)和模型，具有很強(qiáng)的魯棒性。仿真結(jié)果表明，該算法能夠很好的與發(fā)電機(jī)矢量控制結(jié)合起來，無論是在定風(fēng)速還是在變風(fēng)速的環(huán)境下，都能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)最大風(fēng)能的追蹤控制。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋異步發(fā)電機(jī) 最大功率點(diǎn)追蹤 模糊控制
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題的研究背景與意義8
• 1.2 風(fēng)能開發(fā)與風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展概況8-12
• 1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況8-10
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況10-12
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概述12-15
• 1.3.1 風(fēng)力機(jī)的基礎(chǔ)理論與控制技術(shù)12-13
• 1.3.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制技術(shù)13-15
• 1.4 最大風(fēng)能追蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 最大風(fēng)能追蹤基本理論19-28
• 2.1 風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行特性19-20
• 2.2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)20-22
• 2.3 最大風(fēng)能追蹤原理22-23
• 2.4 最大風(fēng)能追蹤控制方法23-27
• 2.4.1 最佳葉尖速比法23-24
• 2.4.2 功率信號(hào)反饋法24-25
• 2.4.3 三點(diǎn)比較法25-26
• 2.4.4 爬山搜索法26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 雙饋異步發(fā)電機(jī)基本理論與控制方式28-43
• 3.1 雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性28-29
• 3.2 雙饋異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型29-35
• 3.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型29-32
• 3.2.2 坐標(biāo)變換32-34
• 3.2.3 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.3 雙饋異步發(fā)電機(jī)的矢量控制35-42
• 3.3.1 基于定子磁鏈定向矢量控制的雙饋異步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型35-37
• 3.3.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的 PI 控制器設(shè)定37-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于模糊控制的最大功率點(diǎn)追蹤算法43-59
• 4.1 整體控制策略設(shè)計(jì)43
• 4.2 MPPT 控制算法設(shè)計(jì)43-52
• 4.2.1 算法原理43-45
• 4.2.2 定風(fēng)速下的最大功率點(diǎn)追蹤算法設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.3 參數(shù)自整定計(jì)算47-49
• 4.2.4 變風(fēng)速下的最大功率點(diǎn)追蹤算法設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.5 風(fēng)速變化的估算51-52
• 4.3 模糊控制在最大功率點(diǎn)追蹤算法中的應(yīng)用52-58
• 4.3.1 模糊控制原理52-54
• 4.3.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 最大風(fēng)能追蹤控制的仿真及分析59-72
• 5.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程仿真分析59-63
• 5.1.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型59-60
• 5.1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程的仿真結(jié)果分析60-63
• 5.2 最大功率點(diǎn)追蹤算法的仿真分析63-71
• 5.2.1 定風(fēng)速下的最大功率點(diǎn)追蹤算法仿真模型63-64
• 5.2.2 變風(fēng)速下的最大功率點(diǎn)追蹤算法仿真模型64
• 5.2.3 采樣時(shí)間64-65
• 5.2.4 仿真結(jié)果分析65-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 在學(xué)研究成果77-78
• 致謝78

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雙饋型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制技術(shù)研究    徐鳳星

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大型風(fēng)電場并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響研究    徐瓊璟

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    記者　韓曉霞

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基于最佳功率給定的最大風(fēng)能追蹤控制策略    胡家兵;賀益康;劉其輝;

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