發(fā)布時間：2017-10-28 18:15

  本文關(guān)鍵詞：直驅(qū)式風電系統(tǒng)的建模仿真與優(yōu)化控制研究

  更多相關(guān)文章： 最大功率跟蹤 粒子群優(yōu)化算法 網(wǎng)側(cè)逆變器 直驅(qū)式風電系統(tǒng) 復合控制器

【摘要】：隨著全球不可再生性能源的過度開采與利用,一場傳統(tǒng)能源危機正在悄然來臨。風力發(fā)電具有無污染、風能可循環(huán)利用和技術(shù)發(fā)展較成熟等優(yōu)點,正成為新能源領(lǐng)域發(fā)展中的一個重要方向。直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)采用變速恒頻發(fā)電方式,有效地提升了風能利用效率。再加上其穩(wěn)定性高,發(fā)電量大等優(yōu)勢,正成為風力發(fā)電研究中的熱點。本文將以直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真為主線,對最大功率追蹤控制、網(wǎng)側(cè)逆變器控制以及控制器參數(shù)優(yōu)化等問題進行研究。文章跟據(jù)直驅(qū)式風電系統(tǒng)的運行特性,建立風力機、永磁同步發(fā)電機、電力電子變流器和直流環(huán)節(jié)的數(shù)學模型,并探討了各部分的控制策略。在以上數(shù)學模型及控制策略基礎(chǔ)之上建立直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)MATLAB/SIMULINK仿真模型,驗證了該仿真模型的正確性以及各部分控制策略的有效性。針對直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率追蹤控制問題,以最佳葉尖速比法為依據(jù),設(shè)計PID與反饋線性化復合控制器。復合控制器的仿真結(jié)果與反饋線性化控制器和傳統(tǒng)PID控制器單獨控制下的仿真結(jié)果相比,在低風速下復合控制器控制的風能利用系數(shù)和輸出功率均高于反饋線性化控制器和傳統(tǒng)PID控制器。在以上研究的基礎(chǔ)上,針對復合控制器PID參數(shù)和網(wǎng)側(cè)逆變器PI參數(shù)難以確定的問題,采用粒子群優(yōu)化算法對復合控制器及網(wǎng)側(cè)逆變器的各參數(shù)進行多目標尋優(yōu)。將比例參數(shù)、積分參數(shù)、超調(diào)量和誤差等所需尋優(yōu)值輸入粒子群算法程序中,得到的尋優(yōu)參數(shù)值輸入到控制系統(tǒng)并進行仿真。仿真結(jié)果表明,經(jīng)粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)后的復合控制器對直驅(qū)式風電系統(tǒng)的最大功率追蹤控制效果更佳,網(wǎng)側(cè)逆變器的PI參數(shù)經(jīng)尋優(yōu)后能使直流母線電壓更快達到穩(wěn)定值,并網(wǎng)的電壓與電流也很平穩(wěn)。
【關(guān)鍵詞】：最大功率跟蹤 粒子群優(yōu)化算法 網(wǎng)側(cè)逆變器 直驅(qū)式風電系統(tǒng) 復合控制器
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 風力發(fā)電概述10-15
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源危機與可再生能源10-11
• 1.1.2 風力發(fā)電的現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 常用風電機組的拓撲類型13-15
• 1.2 最大功率追蹤控制與網(wǎng)側(cè)逆變控制的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 最大功率追蹤控制15-16
• 1.2.2 網(wǎng)側(cè)逆變器控制16-17
• 1.3 課題的背景與研究的意義17-18
• 1.3.1 課題的背景17
• 1.3.2 課題的研究意義17-18
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容18-20
• 1.4.1 本文研究的主要內(nèi)容18
• 1.4.2 全文結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型20-37
• 2.1 風力機的運行特性與數(shù)學模型20-27
• 2.1.1 貝茨（Betz）極限理論20-23
• 2.1.2 風力機的數(shù)學模型23-26
• 2.1.3 風力機的運行區(qū)間26-27
• 2.2 永磁同步發(fā)電機的數(shù)學模型27-32
• 2.2.1 坐標系變換28-29
• 2.2.2 同步發(fā)電機在abc坐標系中的數(shù)學模型29-31
• 2.2.3 同步發(fā)電機在dq坐標系中的數(shù)學模型31-32
• 2.3 電力電子變流器及其直流環(huán)節(jié)的數(shù)學模型32-36
• 2.3.1 網(wǎng)側(cè)逆變器的數(shù)學模型32-35
• 2.3.2 直流環(huán)節(jié)數(shù)學模型35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略與仿真37-54
• 3.1 概述37-38
• 3.2 風速仿真38-40
• 3.3 風力機的控制與仿真40-43
• 3.3.1 槳距角控制40-41
• 3.3.2 風力機仿真41-43
• 3.4 永磁同步發(fā)電機的控制與仿真43-44
• 3.4.1 永磁同步發(fā)電機控制43-44
• 3.4.2 永磁同步發(fā)電機仿真44
• 3.5 變流器的控制與仿真44-50
• 3.5.1 空間脈沖寬度調(diào)制仿真44-47
• 3.5.2 機側(cè)整流器控制47
• 3.5.3 機側(cè)整流器仿真47-48
• 3.5.4 網(wǎng)側(cè)整流器控制48-49
• 3.5.5 網(wǎng)側(cè)整流器仿真49-50
• 3.6 仿真結(jié)果分析50-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于一種復合控制器的最大功率追蹤控制54-64
• 4.1 常見的最大功率追蹤方法54-57
• 4.1.1 基于最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制54
• 4.1.2 基于風電機組功率反饋控制的最大功率點追蹤54-56
• 4.1.3 基于爬山搜索法的最大功率點追蹤56-57
• 4.2 反饋線性化與PID復合控制器的設(shè)計57-59
• 4.2.1 反饋線性化57
• 4.2.2 李導數(shù)變換57-59
• 4.2.3 復合控制器的結(jié)構(gòu)59
• 4.3 復合控制器的仿真結(jié)果及分析59-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 基于PSO優(yōu)化MPPT及網(wǎng)側(cè)逆變控制的仿真分析64-77
• 5.1 粒子群算法介紹64-68
• 5.1.1 粒子群優(yōu)化算法的原理64-65
• 5.1.2 粒子群算法的多目標優(yōu)化65-67
• 5.1.3 粒子群優(yōu)化算法流程67-68
• 5.2 基于PSO優(yōu)化的風力發(fā)電控制系統(tǒng)68-70
• 5.2.1 基于PSO優(yōu)化的復合控制器最大功率追蹤68-70
• 5.2.2 基于PSO優(yōu)化的網(wǎng)側(cè)逆變器控制70
• 5.3 仿真結(jié)果的比較與分析70-76
• 5.3.1 基于PSO優(yōu)化復合控制器的最大功率追蹤仿真分析71-73
• 5.3.2 基于PSO優(yōu)化算法的網(wǎng)側(cè)逆變器控制仿真分析73-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第六章 展望與總結(jié)77-79
• 6.1 全文總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-82
• 附錄 碩士期間的科研與獲獎情況82-83
• 致謝83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張梅;何國慶;趙海翔;張靠社;;直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機組的建模與仿真[J];中國電力;2008年06期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃慶新;風力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的DSP控制系統(tǒng)研究[D];北京交通大學;2007年

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本文編號：1109380