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开关磁阻风力发电系统的研究

作　者: 高奇
导　师: 杨玉岗
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 开关磁阻发电机 风力发电 建模与仿真 模糊控制 非线性电感模型
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着能源问题和环境问题的日益突出,作为一种清洁的可再生能源,风力发电越来越受到人们的重视,与此同时,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物,本文主要围绕开关磁阻发电机(SwitchedReluctanceGenerator,简称SRG)在风力发电领域中的应用,展开了较为全面的理论分析和仿真检验。首先,本文结合大量的文献资料,全面总结和分析了当前风力发电及相关技术的发展现状和前景,提出了开关磁阻电机适合于风力发电的几大优势,进一步明确了开发开关磁阻风力发电系统的意义。其次,从全新的角度对开关磁阻发电机的运行和控制机理进行了阐述。讨论了风力发电系统的几种控制方案及其发电的过程。最后,建立了开关磁阻发电机的非线性电感模型,并利用MATLAB软件建立了开关磁阻发电机的非线性数学模型,并分别结合PID控制器、公式型模糊PID控制器进行了发电系统的仿真实验。获得了一些较为符合实际的理论结果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-22
  1.1 引言  8
  1.2 风力发电发展的历史与现状  8-13
    1.2.1 风力发电的历史  8-10
    1.2.2 国外风电发展现状  10-11
    1.2.3 国内风电发展现状  11-13
  1.3 风力发电技术及风电发展趋势  13-19
    1.3.1 风力发电技术  13-19
    1.3.2 风力发电发展趋势  19
  1.4 本文的选题意义及研究内容  19-22
    1.4.1 开关磁阻风力发电的意义  19-21
    1.4.2 模糊控制在开关磁阻风力发电中应用的意义  21
    1.4.3 本文研究的主要内容  21-22
2 风电系统的最大风能捕获原理及风力发电系统控制方案  22-30
  2.1 风力机的最大风能捕获原理  22-26
    2.1.1 风力机的运行特性  22-25
    2.1.2 风力机的最大风能捕获运行原理  25-26
  2.2 SRG 风力发电系统控制方案  26-28
  2.3 风力机的 MATLAB 模型  28-30
3 开关磁阻发电机的结构特点和运行原理  30-37
  3.1 开关磁阻发电机系统的结构及基本原理  30-32
    3.1.1 开关磁阻发电机系统的结构  30
    3.1.2 开关磁阻发电机的基本原理  30-32
  3.2 开关磁阻发电机的发电模式  32-33
  3.3 功率变换器主电路型式  33-37
4 开关磁阻发电机的线性数学模型与仿真分析  37-54
  4.1 开关磁阻发电机的线性模式分析  37-38
    4.1.1 相电感与转子位置角的关系  37-38
  4.2 相电流分析  38-41
  4.3 SRG 机电能量转换关系  41-43
  4.4 开关磁阻发电机系统的控制方式  43-54
    4.4.1 角度位置控制（APC）  43-46
    4.4.2 电流斩波控制（CCC）  46-50
    4.4.3 脉宽调制控制（PWM）  50-54
5 开关磁阻发电系统的非线性数学建模及其模糊控制的研究  54-74
  5.1 SRG 的非线性电感模型  54-57
  5.2 SRG 的 MATLAB 仿真模型  57-63
    5.2.1 发电机非线性电感模型  58-60
    5.2.2 角度转换模块  60-61
    5.2.3 逻辑综合模块  61
    5.2.4 电源和负载模块  61-62
    5.2.5 电流斩波模块  62
    5.2.6 主电路  62-63
  5.3 PID及模糊PID 控制器的设计  63-67
    5.3.1 PID 控制器模块的建立  63
    5.3.2 模糊控制器的设计  63-67
    5.3.3 模糊 PID 控制器的设计  67
  5.4 仿真分析  67-74
    5.4.1 相电感  67-68
    5.4.2 四相电流斩波波形  68-69
    5.4.3 四相脉冲波形  69-71
    5.4.4 母线电流  71
    5.4.5 电容两端电压  71-74
6 结论  74-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80-81
附录  81-92

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 风能发电
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