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交流励磁变速恒频风力发电系统的励磁控制研究

作　者: 何永谦
导　师: 陆继明；毛承雄
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 风力发电交流励磁变速恒频低电压穿越风电系统模拟
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

风电作为一种重要的可再生能源,对缓解世界能源危机和环境恶化具有重要意义,已经在世界各国得到了广泛应用。仅2010年我国新增加的风电场建设项目就有378个之多。在众多已经运行的和将要建成的风电场中,所使用的主流风力发电机为交流励磁风力发电机(亦称双馈风力发电机),交流励磁风力发电系统具有效率高、容量大,所使用的变流器装置体积小、重量轻、功率容量要求小等特点,因此,对交流励磁风力发电理论和技术的研究具有十分重要的意义。本文对当前风力发电的形势进行分析,并对国内外现阶段的相关技术进行了总结,指出现阶段风电场并网存在的低电压穿越问题;分析了交流励磁风力发电机的运行原理及其主要特点,介绍了风速模型理论和风力机的模型,为风力机的模拟控制建立了基础;在交流励磁风力发电系统的理论基础上,介绍了交流励磁风力发电机的空载并网控制策略,分析了基于定子磁链定向的并网控制策略,提出了不依赖发电机参数的并网控制方法;并对发电机并网后的励磁控制策略进行了分析,对基于线性最优的交流励磁控制策略进行了分析研究,对电网电压跌落故障的发电机暂态过程进行了分析;采用Matlab/Simulink软件进行了线性最优控制策略的仿真研究,并对电网电压跌落故障下的交流励磁控制性能进行了仿真研究。设计并搭建了一套交流励磁风力发电模拟系统,并在此系统上进行了一系列动态模拟试验。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8
  1.2 风力发电的现状与发展趋势  8-10
  1.3 变速恒频风电技术的研究现状  10-13
  1.4 选题意义及本文的主要研究内容  13-14
2 交流励磁变速恒频风电系统的基本理论  14-21
  2.1 交流励磁风力发电机运行原理及其特点  14-15
  2.2 风速模型及风机的基本理论  15-20
  2.3 本章小结  20-21
3 交流励磁风力发电机的励磁控制策略研究  21-43
  3.1 交流励磁风力发电机的并网控制策略  21-26
  3.2 线性最优励磁控制策略  26-31
  3.3 基于定子磁链定向的矢量控制策略和直接功率控制策略  31-33
  3.4 电网电压跌落故障下交流励磁风力发电机的励磁控制研究  33-39
  3.5 线性最优励磁控制策略的仿真  39-41
  3.6 电网电压跌落故障下的励磁控制策略的仿真  41-42
  3.7 本章小结  42-43
4 交流励磁变速恒频风力发电模拟系统的研究  43-59
  4.1 交流励磁风力发电模拟系统的结构和参数  43-45
  4.2 交流励磁发电机励磁系统主设备设计  45-47
  4.3 交流励磁系统硬件电路设计  47-52
  4.4 交流励磁控制系统的软件设计  52-58
  4.5 本章小结  58-59
5 交流励磁变速恒频风力发电系统的动模试验研究  59-74
  5.1 变速恒频试验  59-63
  5.2 空载阶跃试验  63-65
  5.3 单机带负荷试验  65-66
  5.4 并网试验  66-68
  5.5 机端电压调节试验  68-70
  5.6 短路试验  70-73
  5.7 本章小结  73-74
6 总结与展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79

交流励磁变速恒频风力发电系统的励磁控制研究

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