基于无刷双馈风力发电机的并网控制

论文摘要

无刷双馈电机是一种新型感应电机，同时也是具有同步电机和异步电机特点的交流调速电机，有着简单牢固的无刷结构、可回馈使用的转差功率、可调节的功率因素、小容量的调速控制装置以及多种运行模式等特点，深受国内外研究者的重视。以无刷双馈风力发电机并网系统作为研究对象，结合国内外的有关文献，介绍了当今常用作并网的各类发电机发展的现状、本课题来源及研究意义；介绍了无刷双馈电机的工作原理、结构特征和各状态下电机的运行情况；在无刷双馈电机的稳态等效电路模型的基础上，得到了该电机在电动或发电运行方式下，定子绕组问的功率分配关系以及功率流向，建立起无刷双馈电机的仿真模型，仿真研究了其各种运行方式；引入了神经网络BP研究算法，为并网控制提供了必要的理论说明。对无刷双馈电机的并网控制进行了探讨，提出基于无刷双馈风力发电机的并网控制策略。发电状态下无刷双馈电机的数学模型，是一个随机变化、多入多出系统，与其他电机并网相比，其并网过程更加复杂。本文运行了一种基于小波回归网络的多入多出的动态解耦方法，名为分散式控制结构，它采用了回归小波网络作为解耦辨识器，通过在线动态辨识，把辨识得到的输入输出灵敏度，在由PID神经网络根据辨识的信息对控制系统进行分散式独立控制。小波函数中所体现出的非线性动态映射能力使得回归小波网络具有较好的综合性能。把该方法应用到无刷双馈风力发电机并网控制时，解耦效果好，收敛速度快，而且具有较好的鲁棒性。本文的研究工作得到国家自然科学基金重点项目——“分散式风力—太阳能混合发电系统研究”(60534040)的资助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 能源的发展趋势
• 1.2 风力发电技术的现状
• 1.3 风力发电机组的并网技术
• 1.3.1 恒速恒频风力发电机组的并网
• 1.3.1.1 同步发电机的并网
• 1.3.1.2 异步发电机的并网
• 1.3.2 变速恒频风力发电机组的并网
• 1.3.2.1 交流励磁变速恒频双馈异步风力发电机组的并网
• 1.3.2.2 变速恒频直驱型永磁同步风力发电机组的并网
• 1.3.2.3 无刷双馈发电机的并网
• 1.4.课题来源及研究意义
• 1.5 本文的章节安排
• 第二章 无刷双馈电机的基本理论
• 2.1 无刷双馈电机的原理
• 2.2 关于转差率的确定
• 2.2.1 普通异步电机的转差率S
• 2.2.2 无刷双馈电机的三个转差率
• 2.2.3 无刷双馈电机的运行区域
• 2.3 无刷双馈电机网络数学模型
• 2.3.1 转子d-q轴系模型
• 2.3.2 无刷双馈发电机的数学模型
• 2.3.2.1 控制绕组的励磁频率控制
• 2.3.2.2 无刷双馈风力发电机坐标系之间的关系
• 2.4 本章小结
• 第三章 神经网络及BP算法
• 3.1 神经网络
• 3.1.1 人工神经网络的特点
• 3.1.2 人工神经网络的应用
• 3.1.3 人工神经元模型
• 3.1.4 神经网络的结构
• 3.1.5 神经网络的学习方式
• 3.2 BP网络
• 3.2.1 BP网络结构
• 3.2.2 BP算法的数学描述
• 3.2.3 BP网络中的神经网络模型
• 3.2.3.1 BP网络的训练过程
• 3.2.3.2 BP算法的改进
• 3.3 本章小结
• 第四章 神经网络自适应与神经网络PID
• 4.1 自校正控制
• 4.2 模型参考控制
• 4.3 神经网络PID控制
• P,A_I,A_D参数自学习PID控制器'>4.3.1 网络A_P,A_I,A_D参数自学习PID控制器
• 第五章 无刷双馈风力发电机的并网控制
• 5.1 交流励磁变速恒频发电
• 5.1.1 无刷双馈变速恒频风力发电机系统
• 5.1.2 无刷双馈电机空载并网控制
• 5.1.2.1 常用的并网方式
• 5.1.2.2 变速恒频风力发电机空载并网原理
• 5.2 无刷双馈发电机并网控制系统
• 5.2.1 频率控制
• 5.2.2 相位控制
• 5.2.2.1 自动准同期
• 5.2.2.2 捕捉同期
• 5.2.3 电压大小控制
• 5.2.3.1 建立控制对象模型
• 5.2.3.2 基于神经网络的解耦控制方法
• 5.3 本章小节
• 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录