变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究ResearchonMaximumWindPowerTrackingControlofVariable-speedConstant-frequencyDoubly-fedWindPowerGenerationSystem作者：廖正斐单位：信息科学与工程学院指导教师：李树江教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月1日学位授予单位：沈阳工业大学摘要随着全球气候的不断恶化以及化石能源的日趋枯竭，世界各国逐渐将关注的焦点转向于新能源的开发与利用。风能作为一种可再生的清洁

2、能源，由于具有资源丰富、分布广泛、干净等特点，在新能源领域中一直占据着重要的位置。风力发电不仅具有成熟的发电技术，而且还具有相当大的开发规模，是一种极具市场化应用前景的发电方式。随着变速恒频风力发电机组的广泛应用，如何提高风能利用效率，实现发电量的最大化已经成为了风力发电技术中的关键问题。本文以变速恒频双馈异步风力发电系统的最大风能追踪控制为主要研究内容，首先综述了国内外风能开发与风力发电的发展状况、风力发电相关技术的发展水平以及最大风能追踪技术的研究现状，并结合变速恒频风力发电系统的基本理论，具体分析了风力机的运行机理、风力发电系统的运行特性以及最大风能追踪的原理

3、和控制方法。然后根据双馈异步发电机的运行特性，建立了双馈异步发电机在各个坐标系下的数学模型，通过采用定子磁链定向矢量控制技术对发电机的功率进行解耦控制，设计了外环为转速环，内环为电流环的双闭环发电机控制系统，并在此基础上，提出了基于模糊控制的最大功率点追踪算法。该算法将模糊控制理论与最佳功率曲线特性和改进的爬山法思想有效地结合起来，通过设计相应的模糊控制器来给出发电机在不同风速下的最佳转速，以此来对发电机进行调速控制，实现追踪最大风能的控制目标。该算法控制简单，既不需要测量风速，也不需要依赖风力机的相关参数和模型，具有很强的鲁棒性。仿真结果表明，该算法能够很好的与发

4、电机矢量控制结合起来，无论是在定风速还是在变风速的环境下，都能够有效地实现对最大风能的追踪控制。关键字：风力发电，双馈异步发电机，最大功率点追踪，模糊控制IAbstractTheaggravationoftheglobalclimateandthedecreaseoffossilenergyhadledtoanincreasingattentiontothedevelopmentandutilizingofthenewenergyinmanycountries.Asakindofrenewableandcleanenergy,windenergyhasbeenanl

5、argeproportioninthenewenergybecauseofitsrich,wideandclean.Windpowerhasthematurepowergenerationtechnologyandconsiderabledevelopmentscale.Thetwoadvantagesbringitafavorablemarketoutlook.Sincethevariable-speedconstant-frequencywindenergysystemisusedwidely,improvingtheefficiencyofwindenergy

6、andrealizingthemaximizationofoutputpowerhavebeenamatterofconcern.Thisthesishasfocusedonrealizingthemaximumpowertrackingforvariable-speedconstant-frequencywindenergysystem.Thedevelopmentsituationofwindpowerandtherelatedtechnologyofwindpowerfirstlyhavebeensummarized,aswellastheresearchst

7、atusofmaximumwindenergytrackingtechnology.Whilethisthesishasadetailedanalysisforthemechanismofwindturbine,thecharacteristicsofwindpowergenerationsystemandthetheoriesandcontrolmethodsofmaximumpowertrackingwiththebasictheoriesofwholewindenergysystem.Then,themathematicalmodelshavebeenes