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变速恒频双馈风力发电系统及其励磁控制策略研究

作　者: 李巧
导　师: 毛承雄；陆继明
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 风力发电变速恒频双馈发电机线性最优控制
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 241次
引　用: 2次
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内容摘要

风电作为一种重要的可再生能源,对缓解世界能源危机和环境恶化具有重要意义,并已引起世界各国的高度重视。随着风力发电机组正向着高效率、大容量的方向发展,变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统以其变频器体积小、重量轻、成本低和效率高的特点,成为当今风电技术的主流。采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用变速恒频发电已成为当前风电技术的关键技术,这正是研究变速恒频双馈风力发电系统以及励磁控制策略的意义所在。本文在总结国内外相关技术研究的基础上,采用变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统的技术方案,并围绕该系统展开了较为全面的从仿真到试验、从理论到实践的深入研究。首先,论文分析了变速恒频双馈发电机的运行原理,建立了其等效电路、dq坐标下发电机的数学模型,并分析了双馈发电机的功率特性,以及探讨了与以往文献不同的以临界转差率为分界点的新的功率关系,奠定了研究全文的理论基础。其次,在变速恒频双馈风力发电系统的理论基础上,针对基于定子磁链定向的矢量控制策略、直接功率控制策略进行了详细的分析比较,而线性最优控制理论在变速恒频(VSCF)控制中应用甚少,因此特将状态反馈线性化的思路应用到双馈电机的励磁控制中,提出了具有更好动态稳定性和暂态稳定性的线性最优控制策略。再次,采用Matlab/Simulink软件建立单机无穷大仿真模型,进行线性最优控制策略的仿真研究,仿真结果验证了此控制策略的有效性。最后在已搭建好的风力发电物理模拟系统上进行了励磁系统主设备参数的设计和变速恒频双馈发电机转子侧基本参数测量的相关试验研究,为进一步的试验打好了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 风力发电技术的现状与发展趋势  9-10
  1.3 变速恒频风力发电系统的研究现状  10-13
  1.4 选题意义及本文的主要研究内容  13-15
2 变速恒频双馈风力发电机的运行理论  15-23
  2.1 变速恒频双馈风力发电机运行原理及其特点  15-16
  2.2 变速恒频双馈风力发电机的数学模型  16-19
  2.3 变速恒频双馈风力发电机的功率关系  19-21
  2.4 双馈发电机双PWM 变频器  21-22
  2.5 本章小结  22-23
3 变速恒频双馈风力发电机的励磁控制策略  23-34
  3.1 线性最优励磁控制策略  23-29
  3.2 双馈发电机的基于定子磁链定向的矢量控制策略  29-31
  3.3 双馈发电机的直接功率控制  31-33
  3.4 本章小结  33-34
4 变速恒频双馈风力发电系统控制策略的仿真研究  34-48
  4.1 变速恒频双馈风力发电系统仿真模型  34-37
  4.2 变速恒频双馈风力发电系统仿真研究  37-46
  4.3 线性最优控制中问题探讨  46-47
  4.4 本章小结  47-48
5 变速恒频双馈风力发电物理模拟系统的设计与基本参数测量  48-61
  5.1 变速恒频双馈风力发电物理模拟系统的结构和参数  48-49
  5.2 双馈发电机励磁系统主设备设计  49-53
  5.3 双馈发电机基本参数测量试验  53-60
  5.4 本章小结  60-61
6 总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

变速恒频双馈风力发电系统及其励磁控制策略研究

内容摘要

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