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无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制

作　者: 韩玉玲
导　师: 王焱
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 风力发电 双馈异步风力发电机 无速度传感器 无位置传感器 直接转矩控制
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在低碳环保、节能减排为主题的今天,新能源越来越受到重视,风力发电以其特殊的优势迅速发展着,研究如何最大限度地利用风能、提高机组运行效率具有十分重要的意义!论文以双馈异步风力发电机为主要研究对象,将无传感器技术和直接转矩控制技术应用于双馈异步风力发电机组中,以改善其可靠性和稳定性,提高整个系统的动态性能。本文首先从风力发电系统组成出发,分别建立了两相静止坐标系下和旋转坐标系下的双馈风力发电机的数学模型,同时对风力机进行理论分析,并搭建了风力机的数学模型。其次说明了DFIG的DTC基本原理,主要分析了它与传统的DTC的根本区别,详细阐述了转子电压空间矢量是如何影响转子磁链和转矩的。在模型参考自适应方法的基础上,将一种改进的无传感器技术引入双馈风力发电机组中,建立了完整的无传感器技术的直接转矩控制框图,并对整体工作原理进行说明。再次对各个模块的功能进行分析,同时,利用Matlab/Simulink工具,建立了相应的仿真模块,例如:风速模块、风力机和机械传动模块、磁链观测部分、区间判断等,并构建了完整的无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制仿真平台。最后的仿真研究中,通过对电流、磁链、转矩、速度以及位置角的仿真波形分析,验证了本文应用的无传感器技术和直接转矩控制技术相结合的可行性。在中低速范围内,基于改进的模型参考自适应方法,可以很好地辨识转速和转子位置。仿真结果证明该方法具有很好的动态和稳态性能。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 引言  11-21
  1.1 国际风电发展利用现状  11-15
    1.1.1 国外风电开发现状  11-13
    1.1.2 国内风电发展现状  13-15
  1.2 直接转矩控制技术的研究现状  15-16
  1.3 无速度传感器技术的研究现状  16-18
  1.4 课题背景  18
  1.5 课题的研究意义  18-19
  1.6 论文的主要内容  19-21
2 风力发电系统组成及风力机模型  21-32
  2.1 系统组成  21-23
  2.2 风力发电机组的分类  23-25
    2.2.1 异步感应发电机组型  23
    2.2.2 双馈异步发电机组型  23-24
    2.2.3 直驱式永磁同步发电机组型  24-25
  2.3 双馈异步风力发电系统的运行原理  25
  2.4 双馈异步风力发电机的数学模型  25-29
    2.4.1 两相静止坐标系中的数学模型  26-27
    2.4.2 旋转坐标系下的数学模型  27-29
  2.5 风力机模型  29-32
    2.5.1 风力机的基本特性  29
    2.5.2 风力机输出功率  29-31
    2.5.3 风力机的数学模型  31-32
3 直接转矩控制理论  32-39
  3.1 现代交流电机控制技术  32-33
    3.1.1 变频调速  32-33
    3.1.2 矢量控制  33
    3.1.3 直接转矩控制(DTC)  33
  3.2 直接转矩控制概述  33-34
  3.3 直接转矩控制系统结构  34-35
  3.4 双馈风力发电机的DTC 原理  35-39
    3.4.1 转子电压矢量对转子磁链的影响  37-38
    3.4.2 转子电压矢量对电机转矩的影响  38-39
4 无速度传感器直接转矩控制研究  39-45
  4.1 模型参考自适应法(MRAS)的理论基础  39-40
  4.2 基于转子磁链模型辨识方案存在的不足  40-41
  4.3 改进的模型参考自适应方法识别转速和转子位置  41-43
  4.4 无传感器双馈风力发电机的DTC  43-45
5 无传感器DTC 系统的建模与仿真  45-58
  5.1 风速模块  45-46
    5.1.1 基本风  45
    5.1.2 阵风  45
    5.1.3 渐变风  45-46
    5.1.4 随机风  46
  5.2 风力机及机械传动部分模型  46-47
  5.3 转子磁链计算模块  47-48
  5.4 电磁转矩计算模块  48
  5.5 转子磁链滞环比较模块  48-49
  5.6 转矩滞环比较模块  49
  5.7 转子磁链区间判断模块  49-50
  5.8 电压空间矢量选择模块  50-51
  5.9 模型参考自适应模块  51-52
  5.10 无传感器的双馈风力发电机DTC 仿真及分析  52-58
结论  58-59
参考文献  59-62
作者简历  62-64
学位论文数据集  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论） > 风力发电机
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