隨著風(fēng)力發(fā)電在能源領(lǐng)域所占比重越來越大,世界各國對風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的安全性、成本、發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率都有了越來越嚴(yán)格的要求。其中保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定高效運(yùn)行的控制策略逐漸成為控制界和工程界的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。因此,深入研究風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)對于優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)知識產(chǎn)權(quán)自主化,提高市場競爭力方面具有重要意義。本課題就以考慮了在變風(fēng)速條件下,永磁同步電機(jī)的強(qiáng)非線性、復(fù)雜性特性以及工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn),導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中不可避免的遇到各種狀況和問題的情況下,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在控制器的作用下仍能實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行以及最大效率捕獲風(fēng)能為研究目的進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容如下:風(fēng)力渦輪機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)建模與模型分析是對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)。首先,選取合適的動(dòng)力學(xué)模型,建立渦輪機(jī)葉片的機(jī)械模型;其次,建立永磁同步電機(jī)的電力學(xué)模型,在合理假設(shè)條件下,建立并化簡與永磁同步電機(jī)嚙合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)力學(xué)模型。為了方便后續(xù)控制器的設(shè)計(jì),需要對建立的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析與處理。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,變速運(yùn)行方式是最佳功率跟蹤的重要方式,即根據(jù)風(fēng)速的變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速的變化,進(jìn)而達(dá)到最佳功率跟蹤,因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)重要變量。但是由于速度傳感器易受環(huán)境影響,并且價(jià)格昂貴,維修困難,因而無速度傳感器控制在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中尤為重要。本文設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器代替?zhèn)鞲衅饕詫?shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)最佳轉(zhuǎn)矩的估計(jì),估計(jì)的轉(zhuǎn)矩會(huì)用在控制環(huán)節(jié)外環(huán)的轉(zhuǎn)矩參考。針對永磁同步電機(jī)的雙環(huán)控制策略研究。系統(tǒng)的控制外環(huán)為氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)環(huán),外部環(huán)路的控制目標(biāo)為通過跟蹤最大風(fēng)力捕獲的最大轉(zhuǎn)矩并以此計(jì)算出內(nèi)部環(huán)路所需要的控制參數(shù)。在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)回路應(yīng)用擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器估計(jì)的轉(zhuǎn)矩。內(nèi)環(huán)的控制目標(biāo)是使永磁同步電機(jī)的輸出功率有用功占比達(dá)到最大值,通過調(diào)節(jié)電流將交流電源高效轉(zhuǎn)換為直流電源。在目前的控制設(shè)計(jì)中,非線性控制算法控制效果要明顯好于傳統(tǒng)控制策略,仿真結(jié)果證實(shí)了基于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器的二階滑模控制器的有效性和魯棒性,并與傳統(tǒng)的PI控制做了對比。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM315;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2808338