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基于LabVIEW的双馈风力发电机仿真软件设计

作　者: 郭春岭
导　师: 田涛
学　校: 华北电力大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 双馈风力发电机 矢量控制 定子磁链定向 LabVIEW
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着全球能源危机的日益严重,风电技术的研究发展迅速,我国风电产业起步较晚,大多技术多靠国外引进,缺乏自主研发能力,提高风电技术的自主研发能力是我国风电行业的当务之急。进行风电技术的研究的方法之一就是使用软件进行仿真研究,由于LabVIEW软件具有虚拟仪器控件丰富、函数库强大、可扩展性强、编程简单等优点,为了研究双馈风力发电机的运行特性,本文在LabVIEW平台上设计了双馈风力发电机的仿真软件。本文在研究双馈风力发电机的过程中主要采用了矢量变换和矢量控制的思想,首先讨论了双馈风力发电机(DFIG)在三相静止坐标系下的数学模型；然后经过等功率坐标变换得到了基于定子电压定向的两相同步旋转坐标系下的数学模型,又经过定子磁链定向推导出了DFIG的空载并网控制系统和发电运行控制系统,以实现其并网控制和有功、无功功率的解耦控制；基于DFIG的理论基础,在LabVIEW平台上设计了其仿真软件,包括其人机交互功能以及电机模型、控制系统等算法的实现,可以实现登录、参数配置、控制器参数调节、重要变量监控等功能,操作简单、界面直观。本文在设计开发出的仿真软件上,对DFIG的空载运行和发电运行两种工况进行了实验仿真,很好地实现了空载并网控制、最大风能跟踪控制以及有功和无功功率的解耦控制,另外本文设汁的仿真软件界面友好,参数可在线修改,可扩展性强,有很好的通用性,使用灵活。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 风力发电发展现状  9-12
    1.2.1 全球风力发电发展现状  9-10
    1.2.2 我国风力发电发展现状  10-12
  1.3 风力发电系统分类  12-14
    1.3.1 CSCF风力发电系统  12-13
    1.3.2 VSCF风力发电系统  13-14
  1.4 风力发电仿真技术  14-15
  1.5 仿真软件设计平台介绍  15-16
  1.6 本文主要内容和组织结构  16-17
第2章 双馈风力发电机的数学模型  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 双馈风力发电机的运行原理  17-19
  2.3 双馈风力发电机的数学模型  19-26
    2.3.1 三相静止坐标系下的数学模型  19-23
    2.3.2 两相同步旋转坐标系下的数学模型  23-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章 双馈风力发电机的控制策略  28-43
  3.1 引言  28
  3.2 双馈型风力发电机组的运行区域  28-29
  3.3 双馈风力发电机的发电运行控制  29-36
    3.3.1 发电机参考功率的计算  29-30
    3.3.2 矢量控制的思想  30-31
    3.3.3 双馈风力发电机的控制思路  31
    3.3.4 定子磁链定向的DFIG数学模型  31-34
    3.3.5 基于定子磁链定向的矢量控制系统  34-36
  3.4 并网控制  36-42
    3.4.1 并网方式概述  36-38
    3.4.2 空载并网控制  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 基于LabVIEW的仿真软件设计  43-56
  4.1 引言  43
  4.2 系统总体设计  43-44
    4.2.1 硬件与软件平台  43-44
    4.2.2 系统结构设计  44
  4.3 人机交互功能设计  44-49
    4.3.1 登录功能  45
    4.3.2 参数配置与控制器配置  45-47
    4.3.3 仿真控制与状态监控  47-49
  4.4 双馈风力发电机仿真算法设计  49-55
    4.4.1 双馈风力发电机仿真系统信号流图  49-51
    4.4.2 双馈风力发电机模型的仿真实现  51-54
    4.4.3 双馈风力发电机控制模块的仿真实现  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章 双馈风力发电机的实验仿真  56-62
  5.1 引言  56
  5.2 空载并网控制仿真  56-58
  5.3 发电运行控制仿真  58-61
  5.4 本章小结  61-62
第6章 结论与展望  62-64
  6.1 结论  62
  6.2 展望  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  67-68
致谢  68

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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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