混合励磁风力发电系统控制策略研究

论文摘要

作为一种清洁能源,风力发电受到各国政府的高度关注。由于研究者的不懈努力,风电技术发展迅速,越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行,为人类提供清洁能源。近年来高效率的永磁同步风力发电机引起了人们的关注。但是普通永磁同步发电机气隙磁场难以调节,增加了系统的控制难度。本文研究一种新型混合励磁永磁同步发电机(CPPG)的小型风力发电系统。这种发电机可以实现宽范围气隙磁通调节,实时控制发电机的输出电压,扩展风力发电机发电的风速范围,提高风力发电效率。由于CPPG不需要电刷或滑环,免维护,可靠性大大提高。本文首先综述了风力发电机及其控制策略的研究现状;推导并建立了新型混合励磁永磁同步发电机的数学模型;分析了基于CPPG特性的最大功率跟踪控制的原理及实现方案;然后构建了基于Matlab/Simulink的电机本体模型及整个发电系统的仿真模型,分别对采用i_d = 0、最大转矩电流比及最小损耗控制策略时系统实现最大功率跟踪控制进行了仿真分析;最后设计及编写了基于DSP芯片控制器的控制软件代码,设计了基于矢量控制思想的电流调节器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 风力发电系统的研究现状
• 1.1.1 并网型风力发电系统的控制策略研究现状
• 1.1.2 离网型风力发电系统的控制策略研究现状
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 论文内容及结构
• 第2章 混合励磁风力发电系统控制策略
• 2.1 混合励磁风力发电系统概述
• 2.2 混合励磁同步发电机的数学模型
• 2.2.1 三相ABC 坐标下的数学模型
• 2.2.2 两相d-q 轴坐标系下的数学模型
• 2.3 混合励磁风力发电机的控制策略
• 2.3.1 最大功率跟踪控制（MPPT）基本原理
• 2.3.2 最大功率跟踪控制（MPPT）的方法
• 2.3.3 混合励磁风力发电机的最大功率跟踪控制（MPPT）方法
• 2.3.4 风力发电系统运行状态划分
• 2.3.5 混合励磁发电机的转矩控制
• 2.4 混合励磁风力发电机控制策略的优化
• 2.5 本章小结
• 第3章 混合励磁风力发电系统仿真分析
• 3.1 系统仿真模型的构建
• 3.1.1 混合励磁同步发电机本体模型
• 3.1.2 风力机模型
• 3.1.3 电流调节器模型
• 3.1.4 控制策略模块
• 3.1.5 风力发电系统整体仿真模型
• 3.2 不同控制策略下的仿真分析
• d = 0 控制策略下仿真分析'>3.2.1 i_d = 0 控制策略下仿真分析
• 3.2.2 最大转矩电流比控制策略下的仿真分析
• 3.3 优化控制策略下的仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 混合励磁风力同步发电系统的软件设计与调试
• 4.1 软件概述
• 4.1.1 程序的整体结构
• 4.1.2 软件各模块的设计
• 4.2 系统试验平台
• 4.3 试验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文