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离网型风力发电系统电能变换及优化控制

作　者: 杜金明
导　师: 孙力
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程及自动化
关键词: 单周期控制最大功率跟踪重复控制 SPWM
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 117次
引　用: 2次
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内容摘要

随着风力发电产业在我国迅猛发展,如何提高风力发电系统的效率成为现在研究的热点。本文针对风力发电系统电能变换部分进行了较深入的研究,对整流和逆变部分均提出了较新颖的控制方式,对最大功率跟踪控制策略提出了一些改进方案,克服了传统方式上存在的一些问题。首先,对于风力发电系统的整流部分,本文对比了几种常用的整流方案,提出一种三相单周控制的策略,对传统单周控制存在的问题进行了改进,通过MATLAB/SIMULINK仿真证明了方法的可行性,搭建了以TMS320F2812数字信号处理器(DSP)为控制单元的系统实验平台,实验结果证明了上述方法的正确性。在此基础上,又提出了一种优化控制方法,可以有效减少功率器件开关次数,实验证明此方法可行。其次,分析了风机捕获风能的数学模型,将最大功率跟踪控制策略进行了改进,采用了查表法与登山搜索法结合,新颖之处在于,查表法所用表格记录下了最佳转速和最佳负载,而登山搜索法是基于一段时间内总能量的搜索,采用这些改进的方法来克服大风机的转动惯量的,将改进后的方案以程序的方式在单周控制的试验平台上实现。最后,对重复控制理论进行了深入研究,针对重复控制和PI控制各自的优、缺点,提出了一种重复—PI的复合控制策略,该控制方法能够综合重复控制和PI控制两者的优点,搭建了以dsPIC30F4011数字信号控制器为控制单元的逆变电源实验平台,并进行了相关试验,实验结果验证了此方法的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-10
    1.1.1 研究背景  8-9
    1.1.2 课题研究的意义  9-10
  1.2 风力发电及其相关理论的发展概况  10-12
    1.2.1 风力发电系统概况  10-11
    1.2.2 风力发电系统发展趋势  11-12
  1.3 风力发电系统常用拓扑结构  12-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-16
第2章风力发电整流装置设计  16-31
  2.1 引言  16
  2.2 风力发电中各种整流方式比较  16-20
    2.2.1 不可控硅整流方式  16-17
    2.2.2 PWM 整流方式  17-20
  2.3 单周期控制  20-30
    2.3.1 单周期控制基本原理  20-22
    2.3.2 单周期控制在风力发电中的应用  22-25
    2.3.3 单周控制存在的问题及改进  25-28
    2.3.4 单周控制优化设计  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章最大功率跟踪控制研究  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 最大功率跟踪控制理论  31-33
  3.3 最大功率跟踪控制方法  33-39
    3.3.1 传统最大功率跟踪方法  33-34
    3.3.2 改进型最大功率跟踪控制  34-39
  3.4 试验验证  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章逆变电源数字控制技术  41-52
  4.1 引言  41
  4.2 逆变电源性能指标  41
  4.3 逆变电源数字控制技术  41-51
    4.3.1 各种控制方法比较  42-43
    4.3.2 重复控制基本理论  43-44
    4.3.3 SPWM 结合重复控制的本质分析  44-46
    4.3.4 重复—PI 复合控制  46-49
    4.3.5 重复—PI 复合控制实现方法及试验  49-51
  4.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-56
攻读学位期间发表的学术论文  56-58
致谢  58

离网型风力发电系统电能变换及优化控制

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