【摘要】：被稱(chēng)為“藍(lán)天白煤”的風(fēng)力資源,是一種取之不盡,又不會(huì)產(chǎn)生任何污染的可再生能源。人類(lèi)早在遠(yuǎn)古時(shí)代便開(kāi)始利用風(fēng)能。在風(fēng)能利用中,最完善的方案是把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能,并且送到電網(wǎng)中去,而風(fēng)力發(fā)電目前采用的最佳技術(shù)方案是利用交流發(fā)電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。該系統(tǒng)由于變速范圍寬,具有最佳的風(fēng)能利用系數(shù),是風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展方向。 交流變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)從電氣的角度來(lái)看,它包括交流發(fā)電機(jī)、電能控制系統(tǒng)。本文交流發(fā)電機(jī)采用異步電機(jī),電能控制系統(tǒng)采用矩陣式變換器,研究基于矩陣式變換器的異步變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù),通過(guò)研究變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù),分析矩陣式變換器雙空間矢量調(diào)制理論,利用矩陣式變換器功率因數(shù)可控原理,結(jié)合異步電機(jī)電動(dòng)和發(fā)電原理,提出一套方案,既對(duì)輸入電壓進(jìn)行鎖相來(lái)控制輸入電流矢量,向電網(wǎng)輸送恒頻恒壓的電能;用轉(zhuǎn)差頻率控制算法產(chǎn)生電壓空間矢量控制異步電機(jī),使其在低風(fēng)速時(shí)能夠跟據(jù)風(fēng)速變化,運(yùn)行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能,高風(fēng)速時(shí)利用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化,儲(chǔ)存或釋放部分能量,提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性,使功率輸出更加平穩(wěn)。 首先對(duì)矩陣式變換器雙空間矢量調(diào)制進(jìn)行MATLAB仿真,驗(yàn)證雙空間矢量調(diào)制可行性后,再研制出矩陣式變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),用一直流電動(dòng)機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)作為異步電機(jī)發(fā)電原動(dòng)力,用本文提出的方案通過(guò)矩陣式變換器控制異步電機(jī),成功向電網(wǎng)送電,證明它不僅具有常規(guī)變速風(fēng)力發(fā)電最大限捕捉風(fēng)能、較寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍的優(yōu)點(diǎn),而且在雙矢量PWM下可實(shí)現(xiàn)自然軟并網(wǎng)、有功和無(wú)功調(diào)節(jié),抑制諧波、減少開(kāi)關(guān)損耗,提高效率。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TM46;TM614;TK89
【圖文】：

探明可利用的煤炭?jī)?chǔ)量（１１４５億噸），煤短缺現(xiàn)狀的出路在于“資源無(wú)盡、成本低廉”可開(kāi)發(fā)的裝機(jī)容量約 2.53 億千瓦，居世界首府十分重視風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)，1996 年就制訂的產(chǎn)業(yè)投資 15 億元。在廣東、福建、內(nèi)蒙古、 50 萬(wàn)千瓦。盡管我國(guó)近幾年風(fēng)力發(fā)電年增長(zhǎng)電力裝機(jī)的 0.11%，因此風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。，要求輸出頻率和電網(wǎng)頻率一致。采用變速恒是它的發(fā)展方向。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)風(fēng)速大風(fēng)能。2001 年全球裝機(jī)容量中 75％的風(fēng)機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)。采用變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成必需采用相應(yīng)的功率變換器，通常采用交直變換器控制方式較簡(jiǎn)單，可使用普通交流異

需要兩個(gè)控制器，一個(gè)通過(guò)電力電子裝置控制發(fā)電機(jī)的反力矩，另—個(gè)槳葉節(jié)距，本文只研究前者。般用 PID 型控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器，在變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自適應(yīng)控制技術(shù)的方案，比較成功的是帶非線性卡爾曼濾波器的狀態(tài)空控制器的應(yīng)用。由于自適應(yīng)控制算法需要在每一步比簡(jiǎn)單 PID 控制器多，因此用需要增加額外的設(shè)備及開(kāi)發(fā)費(fèi)用，其實(shí)用性仍在進(jìn)一步探討中控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域取得巨大成功�；谀：壿嬁刂频闹悄芸刂屏Πl(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，并初見(jiàn)成效。但本文主要研究矩陣變換器在變速中應(yīng)用，控制方法不是主要目的，所以采用常規(guī) PID 控制。規(guī)異步發(fā)電基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)的變速風(fēng)力并網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖 1.2 所示，機(jī)組通常由風(fēng)輪、增速箱距機(jī)構(gòu)、整流器、逆變器以及控制電路組成，早期的交直交并網(wǎng)整流器相控整流器(如圖 1.2 所示)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，相控整流器逐步取代，以前 PWM 技術(shù)主要應(yīng)用于逆變器場(chǎng)合，近年來(lái) PWM 整流器已逐

.2.1 交流變頻傳動(dòng)技術(shù)概述在當(dāng)前，現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步使得交流調(diào)頻傳動(dòng)技術(shù)得到了巨大發(fā)展，加強(qiáng)了交流傳動(dòng)在電力傳動(dòng)領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位[6]。在流調(diào)速系統(tǒng)和新建調(diào)速系統(tǒng)中，相當(dāng)一部分都已經(jīng)改造成或采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、電力變換等方面的廣泛應(yīng)用，使電能在變換、控用方式上獲得了本質(zhì)的變化，達(dá)到了高效、節(jié)能和充分柔性的效果[7，8]。 目前交流動(dòng)領(lǐng)域用量最大的是基于交一直一交變換的電壓源型通用變頻器以及用于低速高壓的相控式交一交變頻器[9]，基于交一直一交變換的電壓源型通用變頻器拓?fù)淙鐖D 。這種拓?fù)浼涸诠I(yè)上，特別是中小功率場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。它的前級(jí)通過(guò)不得到中間直流電壓，后級(jí)控制開(kāi)關(guān)調(diào)壓調(diào)頻滿(mǎn)足負(fù)載的要求。隨著功率器件和 PW技術(shù)的發(fā)展，其輸出性能有了很大的改進(jìn)。但是，由于前級(jí)為不控整流，因此輸入圖 2.3 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本構(gòu)成

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2772359