直驱式风电系统功率跟踪优化控制策略研究

【摘要】：随着全球经济的不断发展,能源问题也将愈演愈烈,人们也加大了对新能源的开发和利用。风能是一种很重要的新能源,其蕴含量大,开发价值高。目前,风力发电技术相对其他新能源发电技术来说还是比较成熟的。但是,如何更好的提高风能的利用效率,仍然是风力发电研究的一个重点。论文首先介绍了当今风力发电的一些现状,分析了两种主流的机型。基于对风力机的一些理论知识介绍,建立了风力机的仿真模型,并分析了它的功率特性和输出特性。对永磁同步电机,分析了其数学模型,简单介绍了三种控制方法。随后,介绍了最大功率点跟踪控制算法的理论基础。对叶尖速比法、功率反馈法以及爬山搜索法这三种算法的原理做了详细的介绍。其中在对爬山搜索法的介绍中,具体介绍了传统的定步长爬山搜索法、基于双步长的爬山搜索法和变步长的爬山搜索法。详细阐述了三种算法的基本原理和搜索流程,提出了一种改进的爬山搜索法。最后,在MATLAB的环境下建立了风力发电系统的仿真模型,并对定步长爬山搜索法、基于双步长的爬山搜索法和改进的爬山搜索法进行了仿真分析。仿真结果表明,这种改进的爬山搜索法,能快速的捕获风能,减小了实际转速与最佳转速的误差,减少了最大功率点处的机械振荡,大大提高了风能的转换效率。论文最后还对风电系统控制策略做了介绍和设计。建立了风电系统整流侧的控制策略和逆变侧的控制策略,并作了仿真分析。结果表明控制策略有效的实现了系统有功功率和无功功率的解耦控制;系统得到了很好的三相电流,所含的谐波少,有利于并网。 【关键词】：风力发电 风力机 最大功率点 爬山搜索
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 前言8
• 1.2 风力发电的发展8-11
• 1.2.1 风力发电的国内外发展概况8-9
• 1.2.2 风电技术与主流机型9-11
• 1.3 本文的主要研究内容11-12
• 1.4 本章小结12-14
• 2 直驱式风电系统中的数学模型14-24
• 2.1 风力机的数学模型14-20
• 2.1.1 风力机简介14
• 2.1.2 风力机的数学模型14-15
• 2.1.3 风力机的功率特性15-17
• 2.1.4 风力机的输出特性17-20
• 2.2 永磁同步电机的数学模型及控制20-22
• 2.2.1 永磁同步电机的数学模型20-21
• 2.2.2 永磁同步电机的控制21-22
• 2.3 本章小结22-24
• 3 最大功率点跟踪控制算法的理论分析24-34
• 3.1 最大功率点跟踪算法24
• 3.2 最佳叶尖速比法控制算法24-25
• 3.3 功率反馈法控制算法25-26
• 3.4 爬山搜索法控制算法26-33
• 3.4.1 传统的爬山搜索法28-29
• 3.4.2 基于双步长的爬山搜索法29-30
• 3.4.3 变步长爬山搜索法30-31
• 3.4.4 一种改进的爬山搜索法31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 4 最大功率点跟踪控制算法的的仿真34-48
• 4.1 仿真软件介绍34
• 4.2 直驱式风电系统的建模34-37
• 4.3 最大功率点跟踪控制算法的仿真37-47
• 4.3.1 传统的爬山搜索法的仿真37-40
• 4.3.2 基于双步长的爬山搜索法的仿真40-43
• 4.3.3 改进爬山搜索法的仿真43-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 直驱式风电系统的控制策略48-56
• 5.1 控制策略48-49
• 5.2 整流侧控制策略49-50
• 5.3 逆变侧控制策略50-51
• 5.4 系统的仿真分析51-54
• 5.5 本章小结54-56
• 6 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 后续工作的展望57-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-64
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果64-65

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