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《變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行控制及仿真的分析論文》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制及仿真分析摘要在人類面臨能源、環(huán)境兩大緊迫問(wèn)題的今天,被人們譽(yù)為綠色、環(huán)保的能源,如風(fēng)能,水能以及太陽(yáng)能等潔凈能源的利用日益受到人們的重視。風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源,具有巨大的商業(yè)潛力和環(huán)保效,益。我國(guó)的風(fēng)能資源豐富,可利用的潛能很大,大力發(fā)展風(fēng)電、水電是我國(guó)長(zhǎng)期的能源政策。風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展己有將近20年的歷史,其中基于變速恒頻技術(shù)的交流勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電方案己經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電的一大重點(diǎn)課題。采用變速恒頻技術(shù)后可大大提高風(fēng)能的利用率,改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可調(diào)、
2、具有獨(dú)立的有功、無(wú)功調(diào)節(jié)能力,特別適用于風(fēng)力發(fā)電、抽水蓄能電站等場(chǎng)合。本文首先全面介紹了應(yīng)用于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電機(jī)一雙饋電機(jī)(工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)也叫做交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī))的基本原理以及各種工作狀態(tài)。重點(diǎn)分析了雙饋電機(jī)作變速恒頻運(yùn)行時(shí)的工作原理,闡述了其與同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)的不同之處,分析了其能量平衡關(guān)系,得出了電機(jī)在A--B--C坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型;通過(guò)坐標(biāo)變換,詳細(xì)推導(dǎo)了雙饋電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)d—q坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,利用電機(jī)定子磁場(chǎng)定向的矢量控制技術(shù),并結(jié)合最大風(fēng)能捕獲原理,構(gòu)建了其有功功率太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文和無(wú)功
3、功率解耦控制的雙閉環(huán)串級(jí)PI調(diào)節(jié)控制方案。實(shí)現(xiàn)了雙饋發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。其次,作為變速恒頻風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)的核心部件,雙PWIVl變頻器可使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的輸入輸出特性更好,電力諧波更小,調(diào)速調(diào)頻范圍更寬以及實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸。其中,轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器擔(dān)負(fù)雙饋發(fā)電機(jī)的矢量控制任務(wù),實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和定子輸出無(wú)功的獨(dú)立調(diào)節(jié);網(wǎng)側(cè)變頻器則通過(guò)直流環(huán)節(jié)完成轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器與電網(wǎng)間的能量交換。因此,本文還重點(diǎn)分析了三相PWIVl變頻器在同步d—q坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型,并采用電網(wǎng)電壓矢量定向的方法,建立、設(shè)計(jì)了兩相同步坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)變頻器的P
4、I調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),使雙PWM變頻器協(xié)調(diào)工作。此外,由于風(fēng)能的隨機(jī)性、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)職守和電力系統(tǒng)運(yùn)行高可靠性等要求,建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真模型是十分重要的。隨著電力系統(tǒng)越來(lái)越龐大,控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì),利用仿真來(lái)檢驗(yàn)控制系統(tǒng),分析其對(duì)發(fā)電機(jī)甚至是整個(gè)電網(wǎng)的影響對(duì)實(shí)際工作具有重要意義。同時(shí),仿真系統(tǒng)可為某種控制策略以及參數(shù)的調(diào)整提供仿真的“試驗(yàn)”平臺(tái)。因此,本文利用M觸【LAB/SIMULINK的軟件平臺(tái),在進(jìn)行風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)特性仿真的同時(shí),構(gòu)造了整個(gè)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的仿真模型,仿真分析了在不同風(fēng)速下,發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的低于、等于
5、、高于電機(jī)同步速的發(fā)電工作狀態(tài)并得到了相關(guān)的輸出特性。還對(duì)變速恒頻和恒速恒頻技術(shù)在風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能大小的方面進(jìn)行了仿真分析比較。以上的仿真結(jié)果表明,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以控制在更接近于理論最佳角速度太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文的水平上,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組變速恒頻的最大風(fēng)能追蹤控制;本文所采用電機(jī)定子磁場(chǎng)定向的矢量控制和雙PwM變頻器協(xié)調(diào)控制的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有許多優(yōu)越性和一定的可行性??梢?jiàn),風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)仿真對(duì)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、控制、保護(hù)以及測(cè)量都是必不可少的,具有重要的理論參考價(jià)值和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電,變速恒頻,雙饋電機(jī),矢量控制
6、,最大風(fēng)能捕獲,雙PWM變頻器太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文OPERATIONCONTROLANDSIⅣ[L幾ArIONANAIjySISOFVARIABLE-SPEEDCONSTANT-FREQUENCYWINDPOⅥ,ERGENERATIONSYSTERMABSTRACTNowadays,underthestressofenergyandenvironment,peoplepaymoreandmoreattentiontotheuseoftheenergyregeneratedgreenandcleannesssuchaswinden
7、ergy,waterenergyandsolarenergyetc.Windasarecycledenergyresource,haslargemercantilepotentialandenvironmentalbenefits.Thewindresourceofourcountryisplenty,whichhaslargepotentialtobeutilized.Todevelopwindelectricityandwaterelectricityisalong—termenergyresourcepolicyinourcount
8、ryThewindpowergenerationprojectshavebeendevelopedathighratefor20years.Developmentofthevariable—s