开关磁阻风力发电系统的研究

论文摘要

随着能源问题和环境问题的日益突出,作为一种清洁的可再生能源,风力发电越来越受到人们的重视,与此同时,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物,本文主要围绕开关磁阻发电机(SwitchedReluctanceGenerator,简称SRG)在风力发电领域中的应用,展开了较为全面的理论分析和仿真检验。首先,本文结合大量的文献资料,全面总结和分析了当前风力发电及相关技术的发展现状和前景,提出了开关磁阻电机适合于风力发电的几大优势,进一步明确了开发开关磁阻风力发电系统的意义。其次,从全新的角度对开关磁阻发电机的运行和控制机理进行了阐述。讨论了风力发电系统的几种控制方案及其发电的过程。最后,建立了开关磁阻发电机的非线性电感模型,并利用MATLAB软件建立了开关磁阻发电机的非线性数学模型,并分别结合PID控制器、公式型模糊PID控制器进行了发电系统的仿真实验。获得了一些较为符合实际的理论结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 风力发电发展的历史与现状
• 1.2.1 风力发电的历史
• 1.2.2 国外风电发展现状
• 1.2.3 国内风电发展现状
• 1.3 风力发电技术及风电发展趋势
• 1.3.1 风力发电技术
• 1.3.2 风力发电发展趋势
• 1.4 本文的选题意义及研究内容
• 1.4.1 开关磁阻风力发电的意义
• 1.4.2 模糊控制在开关磁阻风力发电中应用的意义
• 1.4.3 本文研究的主要内容
• 2 风电系统的最大风能捕获原理及风力发电系统控制方案
• 2.1 风力机的最大风能捕获原理
• 2.1.1 风力机的运行特性
• 2.1.2 风力机的最大风能捕获运行原理
• 2.2 SRG 风力发电系统控制方案
• 2.3 风力机的 MATLAB 模型
• 3 开关磁阻发电机的结构特点和运行原理
• 3.1 开关磁阻发电机系统的结构及基本原理
• 3.1.1 开关磁阻发电机系统的结构
• 3.1.2 开关磁阻发电机的基本原理
• 3.2 开关磁阻发电机的发电模式
• 3.3 功率变换器主电路型式
• 4 开关磁阻发电机的线性数学模型与仿真分析
• 4.1 开关磁阻发电机的线性模式分析
• 4.1.1 相电感与转子位置角的关系
• 4.2 相电流分析
• 4.3 SRG 机电能量转换关系
• 4.4 开关磁阻发电机系统的控制方式
• 4.4.1 角度位置控制（APC）
• 4.4.2 电流斩波控制（CCC）
• 4.4.3 脉宽调制控制（PWM）
• 5 开关磁阻发电系统的非线性数学建模及其模糊控制的研究
• 5.1 SRG 的非线性电感模型
• 5.2 SRG 的 MATLAB 仿真模型
• 5.2.1 发电机非线性电感模型
• 5.2.2 角度转换模块
• 5.2.3 逻辑综合模块
• 5.2.4 电源和负载模块
• 5.2.5 电流斩波模块
• 5.2.6 主电路
• 5.3 PID及模糊PID 控制器的设计
• 5.3.1 PID 控制器模块的建立
• 5.3.2 模糊控制器的设计
• 5.3.3 模糊 PID 控制器的设计
• 5.4 仿真分析
• 5.4.1 相电感
• 5.4.2 四相电流斩波波形
• 5.4.3 四相脉冲波形
• 5.4.4 母线电流
• 5.4.5 电容两端电压
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录