風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制

1.99萬字 52頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要 能源作為人類社會(huì)生存發(fā)展必不可少的物質(zhì)之一，其重要程度不言而喻。然而目前能源安全問題每況愈下，引起生態(tài)環(huán)境的迅速惡化。在眾多可再生能源中風(fēng)力發(fā)電作為一種技術(shù)相對(duì)成熟的清潔型能源異軍突起，占據(jù)重要地位。通過尋求新的清潔型可再生能源應(yīng)對(duì)能源枯竭與環(huán)境惡化等嚴(yán)重問題，已經(jīng)成為人類面臨的重大課題。風(fēng)能發(fā)展前景較為廣闊，其合理開發(fā)與利用已成為保障人類社會(huì)能源安全的重要手段之一。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)涉及電氣工程、控制工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)理論，具有較強(qiáng)的綜合性和交叉性。本文主要針對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真研究。
本文建立了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，具體包括風(fēng)速數(shù)學(xué)模型、風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型、永磁同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型以及多種功率變換器的數(shù)學(xué)模型，并在Matlab/Simulink以兩種不同的控制策略分別對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。針對(duì)永磁同步電機(jī)的電機(jī)側(cè)變換器的非線性特性，在適當(dāng)簡化的基礎(chǔ)上，采用分區(qū)間建模的方法，建立了電機(jī)側(cè)變換器分區(qū)間二階單輸入-單輸出仿射非線性模型；以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為輸出變量，利用微分幾何理論作為數(shù)學(xué)工具，采用反饋線性化方法將系統(tǒng)變換為二階線性Brunovsky標(biāo)準(zhǔn)型；在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用較為成熟的線性二次型最優(yōu)控制方法，完成了發(fā)電機(jī)非線性轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì)。
以瞬時(shí)功率理論為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了電網(wǎng)電壓平衡情況下的電網(wǎng)瞬時(shí)功率表現(xiàn)形式，采用開關(guān)函數(shù)對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行了計(jì)算，并根據(jù)系統(tǒng)瞬時(shí)功率誤差設(shè)計(jì)了CSF-DPC策略。對(duì)兩種控制策略進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明，電網(wǎng)電壓平衡時(shí)，基于兩種策略的系統(tǒng)均具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，能夠滿足電網(wǎng)要求。


關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電永磁同步發(fā)電機(jī)功率變換器直接功率控制建模仿真
Q95;