学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

直驱式永磁同步风力发电系统的优化控制研究

作　者: 刘香霞
导　师: 沈艳霞
学　校: 江南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 直驱式风力发电系统永磁同步电机 LPV模型最优控制无传感器控制
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 134次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

风能是一种安全可靠无污染的可再生能源,且在全球分布广泛,可大规模开发,风力发电不依赖于矿物能源,成本稳定,在当前各国追求可持续发展的情势下,风力发电备受关注,风电产业因而发展迅速。如何降低整个风电系统的成本,提高可靠性,得到更优的性能等一系列问题成为人们关注的焦点。传统的风电系统采用异步发电机,不仅效率低且带有齿轮箱,大半以上的风电系统故障都是由齿轮箱产生的。本文针对上述问题,采用永磁同步电机,对直驱式永磁同步风电系统进行优化控制研究。风力发电系统的能源转换包括两部分,分别是将风能转换成机械能和将机械能转换成电能,以发电机为界,针对前半部分,系统额定风速以下时的控制目标是最大捕获风能,而随着风能捕获度的增加,发电机系统的震荡会随之增大。论文根据频率分离原理,将风速分解成高频和低频两部分,低频部分采用传统的PI控制,高频部分根据LPV理论建立风电系统的高频LPV模型,并设计了基于模型的状态反馈增益调度控制器,产生的风力矩对低频部分进行有效补偿。基于dSPACE仿真平台的实验结果表明了该控制方法的有效性,能够实现风能最大捕获的同时保证系统转矩震荡较小。针对发电机运动控制部分,需要进行期望转速跟踪,采用矢量控制,传统的矢量控制需要安装速度传感器,不仅增加转动惯量,且增大成本,降低系统可靠性,故本文采用基于模型参考自适应方法的无传感器矢量优化控制,基于simulink的仿真结果表明此方法可实现转速的有效跟踪,从而实现风能最大捕获,提高发电机的效率,同时可降低系统的成本和故障率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-19
  1.1 课题背景  7-10
    1.1.1 课题研究背景  7
    1.1.2 课题研究意义  7-8
    1.1.3 国外风电发展现状  8-9
    1.1.4 国内风力发展现状  9-10
  1.2 风力发电系统控制研究现状  10-17
    1.2.1 风能转换系统控制技术  10-11
    1.2.2 风力发电机组的主要类型  11-14
    1.2.3 风力发电系统优化控制方法  14-16
    1.2.4 风力发电系统发展趋势  16-17
  1.3 论文的主要研究内容  17-19
第二章直驱式永磁同步风电系统模型  19-29
  2.1 风力发电系统基本结构  19
  2.2 直驱式永磁同步风电基本模型  19-28
    2.2.1 风速基本模型  19-21
    2.2.2 风轮模型  21-22
    2.2.3 传动系统模型  22-24
    2.2.4 永磁同步电机模型  24-25
    2.2.5 全功率PWM 整流器模型  25-27
    2.2.6 变桨系统模型  27-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章直驱式风电系统的双频模型  29-35
  3.1 频率分离原理  29-30
  3.2 风速的双频模型  30
  3.3 直驱式风电系统的双频模型  30-33
    3.3.1 直驱式风电系统的低频模型  30-31
    3.3.2 直驱式风电系统的高频模型  31-33
  3.4 本章小结  33-35
第四章基于LPV 的直驱式永磁同步风电系统优化控制  35-47
  4.1 概述  35
  4.2 LPV 控制方法及LPV 模型  35-37
  4.3 基于LPV 模型的风电系统控制  37-46
    4.3.1 低频PI 控制  37
    4.3.2 高频LPV 增益调度控制  37-38
    4.3.3 仿真研究和实验验证  38-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章基于MRAS 的直驱式风电系统无传感器控制  47-55
  5.1 概述  47
  5.2 模型参考自适应控制系统  47-49
  5.3 直驱式永磁同步风电系统无传感器矢量控制  49-50
  5.4 仿真研究  50-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章结束语  55-57
  6.1 结论  55-56
  6.2 展望  56-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  63

直驱式永磁同步风力发电系统的优化控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文