變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬平臺的研究.pdf

1、隨著地球能源的日益緊缺，環(huán)境污染日益加重，風(fēng)能作為可再生綠色能源越來越被人們重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為世界各國研究的重點。而變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以其成本低、高效率等特點成為當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的主流。本文對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了較全面的研究，包括空氣動力學(xué)、風(fēng)力機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制策略和系統(tǒng)集成，特別是為變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究設(shè)計并構(gòu)建了一套模擬實驗平臺： 1.詳細(xì)的分析變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作

2、原理和數(shù)學(xué)模型，在基于定子磁場定向的矢量控制策略的基礎(chǔ)上，提出變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)空載并網(wǎng)的基于電壓反饋的外環(huán)控制策略，實驗結(jié)果表明使用該方法，并網(wǎng)時對電網(wǎng)沖擊較小，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子側(cè)的軟并網(wǎng)。分析了并網(wǎng)后的轉(zhuǎn)速控制和功率控制策略，并在Matlab\Simulink平臺下建立相應(yīng)的仿真模型。 2.根椐系統(tǒng)運行過程和控制對象的特點，在變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)中采用一種模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)的PI控制相結(jié)合的混合控制策略，并在Ma

3、tlab\Simulink平臺下建立相應(yīng)的仿真模型，研究表明該控制策略具有良好的動、靜態(tài)特性，有較好的抗干擾性，無超調(diào)，響應(yīng)速度加快，魯棒性強(qiáng)。實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)定子側(cè)有功、無功的獨立控制。 3.詳細(xì)的分析了風(fēng)力發(fā)電用三相電壓型PWM變流器的工作原理，采用了基于開關(guān)函數(shù)的三相PWM變流器的數(shù)學(xué)模型，采用一種固定開關(guān)頻率與電網(wǎng)電動勢前饋相結(jié)合的直接電流的控制策略，并在Matlab\Simulink平臺下構(gòu)建相應(yīng)的仿真模型，實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位

4、功率因數(shù)正弦波電流控制。結(jié)果證明采用這種控制策略的三相PWM變流器作為變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電用勵磁電源的有效性。 4.本文采用了一種計算簡便的風(fēng)速數(shù)學(xué)模型，該模型將自然風(fēng)速分為基本風(fēng)速、陣風(fēng)、緩慢變化風(fēng)速和噪聲風(fēng)速四部分組成，而每個部分計算較為簡便。通過Labview語言實現(xiàn)了對風(fēng)場的模擬，模擬結(jié)果較為理想。 5.在詳細(xì)的分析了最大風(fēng)能追蹤的轉(zhuǎn)速控制方法的基礎(chǔ)上，提出一種適用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電最大風(fēng)能跟蹤的改進(jìn)型功率滯

5、環(huán)控制方法，并在Matlab\Simulink平臺下建立相應(yīng)的仿真模型，結(jié)果表明這種方法有效的解決了風(fēng)速波動時干擾。 6.提出并在實驗室構(gòu)建了110KW變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬平臺，采用一種用異步電動機(jī)作為原動機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)特性的功率外環(huán)控制的方法，并在Matlab\Simulink平臺下建立相應(yīng)的仿真模型,較好的實現(xiàn)了對風(fēng)力機(jī)特性的模擬。研制了該平臺的核心構(gòu)件，基于TMS320LF2407的背靠背交直交雙向四象限變流器，包括網(wǎng)側(cè)