無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)研究.pdf

1、經(jīng)濟的發(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,同時帶來了嚴重的環(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。
　　 目前實際運行的各類風(fēng)力發(fā)電機組,風(fēng)能的利用效率仍有提升空間

2、。在風(fēng)力機安裝之前,需要進行發(fā)電機的性能測試、控制算法驗證,以完善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。在不具備風(fēng)電場實際運行環(huán)境的實驗室進行風(fēng)電機組實驗時,需建立一個能模擬風(fēng)電場風(fēng)能特性和測試風(fēng)電機組性能的風(fēng)力發(fā)電模擬實驗平臺。
　　 分析了無刷雙饋電機的結(jié)構(gòu)、原理,從基本方程出發(fā)建立了無刷雙饋電機轉(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)電機的有功和無功功率解耦控制中。研究了風(fēng)力機模擬系統(tǒng)的定義、原理和組

3、成結(jié)構(gòu),風(fēng)電機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。在原動機的控制算法中,假設(shè)負載在每個采樣時間內(nèi)是恒定的:通過電機在相鄰時刻的反饋速度,估算每個采樣時刻模擬器的負載值；結(jié)合風(fēng)力機的風(fēng)輪特性計算實際風(fēng)輪的輸出加速度,與風(fēng)輪加速度的實測值相比較后,計算出異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩指令；采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略調(diào)節(jié)異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩。
　　 實驗平臺分為兩部分:以TI公司的TMS320F2812

4、DSP和ABB變頻器作為原動機的控制器,進行風(fēng)力機特性的模擬；采用DSP實時監(jiān)測和分析發(fā)電機的輸出狀態(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、記錄實驗發(fā)電機的輸出特性。分析設(shè)計了ARM硬件系統(tǒng)和兩個DSP的硬件系統(tǒng),給出了模擬實驗平臺的總體設(shè)計框架。分析了Modbus通信協(xié)議、ARM程序設(shè)計的思想和方法,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軟件實現(xiàn)。