风力发电及风力机模拟系统的研究

论文摘要

研究和搭建风力机的模拟系统能够较为真实的反映实际风力机的运行情况,并且给风力发电新技术的研发提供了调试的环境,这是其必要性之所在。通过控制感应电机的电磁转矩能较为灵活和迅速地模拟风力机的机械暂态过程,这是其可行性之所在。本文分别研究了风力机和模拟感应电机的数学模型。对于风力机,本文通过分析风力发电机组的运行区域着重研究了其最大风能追踪过程和桨矩角控制过程和基于转速测量的风力机桨距角控制过程。对于感应电机,本文分析并选定矢量控制(VC)空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)作为模拟系统的控制算法和驱动算法,并且在matlab仿真环境取得良好的模拟效果,验证了风力机模拟系统的可行性。本文最后

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及其意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文与其他文献相比及工作意义
• 第二章 风力机的模型与运行分析
• 2.1 风力机数学模型
• 2.1.1 风能的计算
• 2.1.2 自由流场中的风轮
• 2.1.3 风力机的参数及特性系数
• 2.2 风力机运行分析
• 2.2.1 风力机运行特性分析（功率特性和转矩特性）
• 2.2.2 风力机运行区域分析
• 2.3 发电机最大风能捕获控制分析
• 第三章 变桨矩机构的模型及运行分析
• 3.1 变桨矩系统的执行机构
• 3.2 变桨矩机构运行分析
• 3.3 实验模型的搭建
• 3.4 仿真实验与结果分析
• 3.4.1 最大风能追踪状态分析
• 3.4.2 桨矩角开启状态分析
• 3.4.3 故障状态分析
• 第四章 感应电机数学模型及控制原理
• 4.1 感应电机数学模型
• 4.1.1 磁链方程
• 4.1.2 电压方程
• 4.1.3 转矩方程
• 4.1.4 拖动方程
• 4.2 感应电机坐标变换及矢量控制策略
• 4.2.1 静止三相/两相坐标变换
• 4.2.2 静止/旋转两相坐标变换
• 4.3 坐标变换下的感应电机数学模型
• 4.3.1 坐标变化后的磁链方程和电压方程
• 4.3.2 坐标变换后的转矩和运动方程
• 4.4 感应电机的矢量控制系统的基本思路及磁场定向
• 4.5 转子磁链模型和转矩模型
• 4.6 感应电机的驱动
• 4.6.1 SVPWM驱动算法
• 4.6.2 SVPWM算法的仿真
• 第五章 算法验证及仿真结果分析
• 5.1 感应电机转矩控制算法验证
• 5.2 仿真实验结果及分析
• 第六章 物理模型的搭建
• 6.1 模拟系统的硬件
• 6.2 感应电机参数的测定
• 第七章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况