双馈风电系统动态自寻优MPPT阻抗匹配理论研究

【摘要】：近年来,能源短缺与环境污染日益严重,因此风能与其他新能源的开发利用具有非常重要的意义。风力发电是重要的新能源利用形式,其中变速恒频双馈风力发电技术以其优越的控制性能成为世界各国争相开发的新技术领域。 本文重点研究双馈风电系统MPPT问题。首先详细分析了风力发电的研究背景及意义,对风能的开发现状、未来风电技术的发展趋势做了简要的说明。其次分析了风力机的运行特性、运行区域以及最大风能追踪控制原理。针对双馈风电系统中现有MPPT方法存在的不足,以提高和改善风电系统MPPT性能为目的,提出将应用于光伏发电系统MPPT控制的等效阻抗匹配方法移植到风电系统的新型MPPT技术方案。论文从分析了光伏发电与双馈风力发电相似性入手,重点从理论上分析阐述阻抗匹配方法移植的可行性,旨在找到一种具有较好动、静态性能的自寻优风力发电MPPT控制方法。 为了对理论进行仿真验证,搭建了双馈风电系统仿真模型。首先推导出双馈感应电机在不同坐标系下的数学模型。其次引入定子磁链定向矢量控制技术,简化了相关控制,得出有功、无功的解耦控制框图。最后在基于MATLAB的仿真模型上完成了部分理论验证工作。 【关键词】：风力发电 MPPT 等效阻抗匹配 定子磁链定向 变速恒频
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9-12
• 1.1.1 世界风能开发现状10
• 1.1.2 我国风能开发现状10-11
• 1.1.3 风电技术的发展趋势11-12
• 1.2 变速恒频风电技术12-15
• 1.3 最大风能追踪相关技术简介15-18
• 1.3.1 叶尖速比控制算法15-16
• 1.3.2 爬山搜索算法16-17
• 1.3.3 功率信号反馈控制算法17-18
• 1.4 课题的研究内容18-19
• 第2章 双馈风电系统最大风能追踪控制研究及相关问题分析19-33
• 2.1 双馈风电系统最大风能追踪机理19-23
• 2.1.1 风力机的运行特性19-21
• 2.1.2 风力机的运行区域21-23
• 2.1.3 风力机最大风能追踪机理23
• 2.2 双馈感应发电机等值电路及系统功率流动分析23-28
• 2.2.1 双馈感应发电机等值电路23-24
• 2.2.2 双馈风电系统功率流动分析24-28
• 2.3 双馈风电系统MPPT 控制相关问题分析28-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 阻抗匹配法在双馈风电系统中的应用33-42
• 3.1 阻抗匹配理论以及在光伏发电系统中的应用33-36
• 3.1.1 阻抗匹配理论33-35
• 3.1.2 阻抗匹配法在光伏发电MPPT 控制中的应用简介35-36
• 3.2 阻抗匹配法在双馈风电MPPT 控制中的推广应用36-41
• 3.2.1 光伏发电系统与双馈发电系统相似性分析36-39
• 3.2.2 阻抗匹配法可扩展到双馈风电系统中的理论依据39
• 3.2.3 阻抗匹配法在双馈风电系统MPPT 控制中的应用形式39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 双馈风电系统基本理论及矢量控制42-58
• 4.1 双馈感应发电机变速恒频运行原理42-44
• 4.2 双馈风电系统的数学模型44-52
• 4.2.1 风机轮毂与双馈感应发电机转子之间的数学模型44-45
• 4.2.2 双馈感应发电机在三相静止坐标系下的数学模型45-48
• 4.2.3 坐标变换和变换矩阵48-50
• 4.2.4 双馈感应发电机在两相坐标系下的数学模型50-52
• 4.3 双馈风电系统的矢量控制52-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 双馈风电系统仿真分析58-69
• 5.1 双馈风电系统的仿真系统58-61
• 5.2 双馈风电系统的仿真结果分析61-68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

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