無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對能源的需求日益增大,傳統(tǒng)化石類能源面臨枯竭危機(jī),同時帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染,開發(fā)利用可再生能源已成為社會發(fā)展的迫切需要。低碳社會的建設(shè)也促使以化石燃料為結(jié)構(gòu)主體的傳統(tǒng)能源體系逐步過渡到以新能源和可再生能源為主體的新型能源體系。風(fēng)力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件及商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究和開發(fā)已成為各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　 目前實(shí)際運(yùn)行的各類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,風(fēng)能的利用效率仍有提升空間

2、。在風(fēng)力機(jī)安裝之前,需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)的性能測試、控制算法驗(yàn)證,以完善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。在不具備風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)時,需建立一個能模擬風(fēng)電場風(fēng)能特性和測試風(fēng)電機(jī)組性能的風(fēng)力發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 分析了無刷雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理,從基本方程出發(fā)建立了無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子速坐標(biāo)系下的d-q數(shù)學(xué)模型,將自抗擾控制策略(ADRC)引入到無刷雙饋發(fā)電機(jī)的有功和無功功率解耦控制中。研究了風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)的定義、原理和組

3、成結(jié)構(gòu),風(fēng)電機(jī)組各組成部分的模型和模擬算法。通過分析氣動轉(zhuǎn)矩的脈動模型,提出該模型的簡化模擬算法。在原動機(jī)的控制算法中,假設(shè)負(fù)載在每個采樣時間內(nèi)是恒定的:通過電機(jī)在相鄰時刻的反饋速度,估算每個采樣時刻模擬器的負(fù)載值；結(jié)合風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪特性計(jì)算實(shí)際風(fēng)輪的輸出加速度,與風(fēng)輪加速度的實(shí)測值相比較后,計(jì)算出異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩指令；采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
　　 實(shí)驗(yàn)平臺分為兩部分:以TI公司的TMS320F2812

4、DSP和ABB變頻器作為原動機(jī)的控制器,進(jìn)行風(fēng)力機(jī)特性的模擬；采用DSP實(shí)時監(jiān)測和分析發(fā)電機(jī)的輸出狀態(tài),與PC或ARM一起構(gòu)成風(fēng)力發(fā)模擬系統(tǒng)的控制單元,顯示、記錄實(shí)驗(yàn)發(fā)電機(jī)的輸出特性。分析設(shè)計(jì)了ARM硬件系統(tǒng)和兩個DSP的硬件系統(tǒng),給出了模擬實(shí)驗(yàn)平臺的總體設(shè)計(jì)框架。分析了Modbus通信協(xié)議、ARM程序設(shè)計(jì)的思想和方法,制定系統(tǒng)工作序列圖指示整個系統(tǒng)的工作時序。風(fēng)力機(jī)的模擬算法、電能質(zhì)量的分析、串口通信等通過編制的DSP軟件實(shí)現(xiàn)。