双馈变速风力发电机组控制系统的研究

论文摘要

能源和环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主,它不仅资源有限,而且造成了严重的大气污染。风能是最清洁的能源之一,已成为当今人类社会可持续发展的主要新动力源之一。变速双馈型风力发电技术,突破了传统的同步观念,使发电机的转速不再受电网恒定频率的限制,且发电机发出电能的输出电压电流的幅值和相位也不再受转子转速的影响,使发电机转子与电网之间从“刚性连接”转变为“柔性连接”。与此同时,由于转子的励磁变频器具有容量小、成本低的优势,因此,由双馈感应发电机构成的变速风力发电系统已经成为当前国际上风电发展趋势和研究热点,具有良好的发展前景。本文主要研究了双馈型变速风力发电机组变流器控制系统和偏航控制系统。在对双馈型风力发电机组理论分析的基础上,得到双馈式感应发电机、双PWM变换器的数学模型,进而选取定子电压定向和电网电压定向的矢量控制作为其控制策略,利用MATLABSimulink工具箱建立了其仿真模型,并对系统的各个控制控制策略进行直观的仿真、分析；针对偏航系统,选择了较传统控制方法控制效果更好的模糊控制作为其控制方法,并在MATLAB的Fuzzy工具箱中建立其模糊控制器,结合Simulink工具箱对其进行仿真,仿真结果表明,偏航控制系统对于变化的风向有较好的跟随性,取得了较好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 风力发电的发展与展望
• 1.3 风力发电控制技术的发展
• 1.4 本文的主要工作
• 2 双馈变速风力发电机组的简介
• 2.1 双馈变速风力发电机组的主要结构
• 2.2 风力机的基本理论
• 2.3 本章小结
• 3 双馈变速风力发电机组的数学模型
• 3.1 双馈变速风力发电机组的工作原理
• 3.2 双馈变速风力发电机组的静态模型
• 3.3 双馈变速风力发电机的动态模型
• 3.4 本章小结
• 4 双馈变速风力发电机组控制系统的建模与仿真
• 4.1 转子侧PWM变换器和DFIG控制系统的建模
• 4.2 网侧PWM变换器控制系统的建模
• 4.3 双馈型风力发电系统的建模与仿真
• 4.4 本章小结
• 5 偏航系统及其模糊控制的研究
• 5.1 偏航系统
• 5.2 偏航系统控制系统
• 5.3 模糊控制的基本概念及其原理
• 5.4 偏航系统模糊控制器的设计与仿真
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文