永磁直驱风力发电系统最大风能追踪策略研究

【摘要】： 永磁直驱风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点而成为继双馈感应风电机组之后的又一重要机型而受到广泛关注,并逐渐开始投入使用,掌握其运行特性并提高风电机组的风能捕获效率是风电领域的重要研究课题。 首先,对永磁直驱风力发电系统进行了建模,针对实验室已有的小型永磁风力发电系统,重点研究基于爬山搜索法的最大风能追踪控制策略,并基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了相应的仿真平台,通过仿真验证了所构建控制算法的有效性。 其次,采用虚拟仪器技术完成了实验室小型永磁同步风力发电运行监测系统的研发,实现了对风速、电压、电流、频率、功率等监测量的实时测量、显示、保存等功能,利用实测运行数据对所构建的仿真系统的有效性进行了校验。通过仿真参数的修正得到的仿真波形与实测波形已十分相近,进而验证了仿真平台的正确性并进一步说明了所构建最大风能跟踪控制算法的有效性。 最后,研究了大型永磁风力发电系统的最大风能追踪运行控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台上搭建了相应的运行仿真系统,并进行了相应的仿真分析,仿真结果显示,采用最佳叶尖速的最大风能追踪策略风能追踪效果显著。 【关键词】：永磁直驱风力发电 最大风能追踪策略 运行监测 虚拟仪器
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的背景和意义9-10
• 1.2 课题的研究现状10-12
• 1.3 最大输出功率调节方式12-13
• 1.3.1 调节机械功率的方法12-13
• 1.3.2 调节电功率的方法13
• 1.4 最大风能追踪的控制策略13-16
• 1.5 论文的主要内容16-18
• 第2章 永磁直驱风力发电系统建模18-33
• 2.1 永磁直驱风力发电系统的基本结构18
• 2.2 永磁直驱风力发电系统模型18-30
• 2.2.1 风速模型18-20
• 2.2.2 风力机模型20-21
• 2.2.3 永磁同步发电机模型21-25
• 2.2.4 接口变流器模型25-30
• 2.3 风力机功率调节原理30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 小型永磁风力发电系统最大风能追踪控制仿真33-50
• 3.1 小型永磁风力发电系统的构成33-34
• 3.2 基于PSCAD 的小型永磁风力发电系统仿真模型构建34-37
• 3.3 小型永磁风力发电系统最大风能追踪控制理论分析37-41
• 3.3.1 本文所采用的最大风能追踪控制策略37-38
• 3.3.2 最大功率的获取原理38-40
• 3.3.3 改进MPPT 算法的实现40-41
• 3.4 PSCAD 仿真算例与分析41-48
• 3.4.1 风力机性能测试42-44
• 3.4.2 改变占空比进行风能捕获的仿真试验44-45
• 3.4.3 自动进行最大风能捕获仿真算例45-46
• 3.4.4 变风速功率捕获仿真算例46-48
• 3.4.5 仿真结果分析48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 基于虚拟仪器技术的小型永磁风力发电机组运行监测系统研发50-64
• 4.1 基于LabVIEW 小型永磁同步风力发电运行监测系统的研发50-58
• 4.1.1 系统的构成及功能50-51
• 4.1.2 系统的硬件设计与实现51-53
• 4.1.3 系统的软件设计与实现53-58
• 4.2 仿真数据与实测数据的比对分析58-63
• 4.2.1 空载时仿真波形与实测数据的比对58-60
• 4.2.2 接入纯阻性负载时仿真波形与实测数据的比对60-62
• 4.2.3 接入蓄电池时仿真波形与实测数据的比对62-63
• 4.3 小结63-64
• 第5章 大型永磁直驱风力发电系统最大风能追踪控制仿真分析64-73
• 5.1 大型永磁直驱风力发电系统的运行控制策略64-70
• 5.1.1 输入输出线性化64-65
• 5.1.2 PWM 变流器的非线性解耦控制65-67
• 5.1.3 变流器的控制策略67-69
• 5.1.4 最佳叶尖速比控制69-70
• 5.2 大型永磁风力发电系统最大风能追踪的仿真算例70-72
• 5.2.1 仿真系统主电路及其参数70
• 5.2.2 最佳叶尖速比控制仿真算例及其分析70-72
• 5.3 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间发表论文与科研情况78-79
• 致谢79

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