文档介绍：掷嗪庞变速恒频双馈风力发电机组最大风能捕获与恒功率控制研究硕士学位论文田友飞论文答辩日期:鳎喝乱灰谎皇谟枞掌:悖窆
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‘、变速恒频双馈风力发电机组最大风能捕获与恒功率控制研究摘要近年来,化石能源资源的枯竭和曰益严重的环境污染问题引起了世界各国的广泛关注,为了促进能源产业升级和社会就业率的增加,许多国家投入大量资金和人力进行可再生能源的开发。由于风力发电最具有大规模商业开发价值,使其在众多可再生能源开发中获得快速发展。由于风电装机容量大幅增加,设计良好最大风能捕获控制策略对提高风能利用效率的影晌更加显著。在额定风速以上时,风电机组过大功率波动会导致风电机组机械和电气部件的损伤,因此设计良好的恒功率控制策略尤为重要。因为变速恒频双馈风力发电机组具有其独特的优势,本文针对变速恒频双馈风电机组的最大风能捕获控制和恒功率控制展开研究。论文首先对风力发电产业的现状和发展趋势、变速恒频双馈风力发电系统的组成及其各部分的数学模型进行了简单介绍,然后,推导了风力发电系的数学模型,为控制系统的设计做好准备。为了提高风力发电系统的效率,在额定风速以下时需要通过发电机电磁转矩的调节改变风力机转速,使风力机运行于最优叶尖速比状态,实现最大风能的捕获。传统的最大风能捕获控制策略往往是将发电机电磁转矩作为控制变量,没有考虑电磁转矩的具体实现问题。由于双馈电机电磁转矩的调节可直接通过转子电压的控制来实现,为此,本文直接设计通过双馈电机转子电压的调节实现最大风能捕获的算法的新策略,所提控制算法利用状态估计理论对风力机的空气动力转矩进行估计,而后利用风速、风力机转速和空气动力转矩之间的关系,通过牛顿迭代算法获得了有效风速信号,解决了风速难以准确测量这一问题。另外,针对转速信号中通常会有噪声的存在以及双馈电机参数在运行中会发生变化这一事实,在仿真验证时有效考虑了这两个因素对控制系统性能的影响。由于风力发电系统是一个强非线性的系统,我们利用了基于微分几何的状态反馈线性化理论进行了控制器的设计。仿真结果表明,所提控制策略不仅能够实现最大风能的捕获和电机铜耗最小的目标,而且对扰动具有一定的鲁棒性。.由于在额定风速以上时,风力发电机组的控制目标由最大风能捕获控制转变为恒功率控制,论文首先分析了利用叶片桨距角和发电机
电磁转矩调节风电机组输出功率的基本原理,然后阐述了单独使用叶片桨距角调节和单独使用电磁转矩调节实现恒功率控制的基本策略以关键词:风力发电双馈电机变速恒频最大风能捕获恒功率控制及存在的问题,提出了通过发电机转子电压和叶片桨距角的同时调节来实现风力发电机组输出功率和转速波动最小的新型恒功率控制策略。仿真结果表明:所提控制策略不仅能够实现所提的控制目标,而且对扰动也具有一定的鲁棒性。/
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郈录目世界风力发电现状及趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯风力发电机组控制技术概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第卤渌俸闫邓ɡ》绲缦低呈P汀传动系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.双馈电机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.诙ㄗ哟帕炊ㄏ虻氖噶靠刂萍际酢变桨距机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.状态反馈精确线性化理论基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.最大风能捕获控制方法各种控制方法比较研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..￡第滦髀邸我国风电发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.〉缁渌