风力、水力双驱动变速恒频发电控制策略研究

论文摘要

在能源消耗日益增长、环境污染日渐严重的今天,作为可再生绿色能源的风能成为世界各国普遍重视的能源,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。但大比重的风电直接输入电网会对电网的安全稳定运行带来潜在风险。同时,抽水蓄能发电技术近年来快速发展,因此在含有风电场的电力系统中,研究风力、水力双驱动发电技术具有重要的现实意义。本文提出了风力、水力双驱动变速恒频发电技术的概念,并从理论进行了分析,同时对具有广泛潜在应用前景的双磁场电机变速恒频风力发电技术也进行了详尽地理论分析,为今后进一步的深入研究奠定了一定的理论础。论文首先介绍了双驱动发电系统的结构,并重点分析了交流励磁双磁场电机的数学模型和在追踪最大风能捕获变速恒频风力发电时必需的定子磁链定向矢量控制策略;针对双磁场发电机转子电流的特点,设计了相应的双PWM交流励磁用变频器;借助MATLAB/SIMNLINK仿真工具,对双驱动运行进行了计算仿真和对变速恒频运行进行了电磁仿真。仿真结果证明了理论的正确性和控制策略的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 风力发电的国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 风力、水力双驱动发电系统的主要动力部件
• 1.3.1 风力机
• 1.3.2 传动控制装置
• 1.3.3 水泵水轮机
• 1.3.4 双磁场发电机
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 双驱动优化运行控制策略
• 2.1 工作模式和能量流动模型
• 2.2 双驱动运行原理
• 2.2.1 风力机运行原理
• 2.2.2 水泵水轮机运行原理
• 2.2.3 双磁场发机功率平衡方程和转矩平衡方程
• 2.3 双驱动运行的控制
• 2.3.1 双驱动运行的几种控制策略比较
• 2.3.2 驱动最优运行的控制策略
• 2.4 小结
• 第三章 双磁场电机变速恒频运行控制策略
• 3.1 双磁场电机变速恒频运行的基本原理
• 3.1.1 双磁场电机变速恒频运行的优点
• 3.1.2 双磁场电机变速恒频运行的基本原理
• 3.2 双磁场发电机矢量控制策略
• 3.2.1 基本的坐标变换关系
• 3.2.2 双磁场发电机矢量控制原理
• 3.2.3 空载时的控制策略
• 3.2.4 并网后的控制策略
• 3.3 双PWM变频器工作原理及控制策略
• 3.3.1 双PWM变频器的结构
• 3.3.2 双PWM变频器的工作原理
• 3.3.3 PWM变换电路的数学模型
• 3.3.4 PWM整流电路的控制方法
• 3.4 双PWM变频器的控制仿真
• 3.5 小结
• 第四章 系统仿真分析
• 4.1 MATLAB简介
• 4.2 器件的MATLAB模型
• 4.2.1 风力机模型
• 4.2.2 水泵水轮机模型
• 4.2.3 双磁场电机模型
• 4.2.4 控制器模型
• 4.3 仿真结果与分析
• 4.3.1 双驱动优化运行仿真
• 4.3.2 变速恒频运行仿真
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果