双馈风力发电系统的建模与控制研究

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1、河北工业大学硕士学位论文双馈风力发电系统的建模与控制研究姓名：肖成申请学位级别：硕士专业：控制科学与工程指导教师：刘作军20100416河北工业大学硕士学位论文双馈风力发电系统的建模与控制研究摘要能源危机和环境污染成为制约人类发展的两大难题，开发可再生能源是解决这两大难题的重要途径。风能是一种新的、安全可靠的洁净能源，风力发电技术越来越多的被世界各国所重视。风力发电机组是实现能量转换的装置，从能量转换角度来看风力发电机组可以分为风力机和发电机两大部分，风力机实现了将风能转换为机械能，发电机实现了机械能向电能的转换。发电机及其控制系统是本

2、文的重点，它承担了后一种能量转换任务，不仅直接影响转换过程的性能、效率和供电质量，而且还影响到前一个转换过程的性能、效率和装置结构。本文主要研究的是双馈型风力发电机及其控制系统，首先对风力发电系统建立了数学模型。其次探索了双馈型风力发电机参考功率的计算方法，建立了参考有功功率和无功功率的计算模型，将磁场定向矢量控制技术应用到双馈型风力发电机的控制上，形成基于定子磁链定向的双馈型风力发电机有功、无功功率的解耦控制策略。再次对风力发电系统进行仿真研究，为了可以更加准确的模拟现场并且充分比较不同控制器的控制效果对系统做了一系列的处理，包括对送

3、入风速的修正处理，为了降低风速的变动对系统的干扰，将风速做加权处理，并将不同的噪声干扰加入到控制系统中；依据参考功率的曲线对输出的参考功率做了修正，保证在额定风速以下时，风速与输出功率呈线性关系，大于或者等于额定风速的时候，随着风速的增长，输出的参考功率恒定；对控制器进行了改进，为了改进系统的控制效果，首先将传统的PID控制器与模糊控制器结合起来，其次将一维输入的模糊控制器改进为二维输入的模糊控制器。最终经过以上一系列的处理工作，通过比较控制系统的误差指标，证实了每一步工作都使系统的控制效果得到一定的改善。关键词:风力发电，双馈发电机，

4、矢量控制，PID控制器，模糊PID控制器i双馈风力发电系统的建模与控制研究STUDYONMODELINGANDCONTROLLINGOFDOUBLY-FEDWINDPOWERSYSTEMABSTRACTEnergysourcecrisisandenvironmentpollutionarethetwoproblemsrestrictingthedevelopmentofhumananddevelopingrenewableenergyistheimportantwaytosolvethetwoproblems.Windpowerasit

5、srenemableandcleancharacteristic,thetechnicalnessinwindpowerispaidgreatattentionbymoreandmorecountriesbecauseofitsoutstandingexcellence.Windturbineisaenergyconversiondevice,fromtheperspectiveofenergyconversion,thewindturbineandgenetatorarethetwopartsconstitutingtheWindpo

6、wergenerators.Thisdissertation’sconcernisthestudyofthegenerator,whichnotonlydirectlyaffectstheperformanceofthisconversionprocess,efficencyandqualityofpowersupply,butalsoaffectstheconversionprocessofthePreviousperformance,efficiencyanddevicestructure.Thisdissertationmainl

7、yanalyzedouble-fedinductiongenerator(DFIG)operationtheoryandcontrolsystem,firstlyestablishingmathematicalmodelofDFIG.SecondlythecalculationmethodofthereferencedactiveandreactivepowerofDFIGwasdiscussedindetail.InordertorealizedecoupledcontrolofDFIGactiveandreactivepower,f

8、ieldorientedvectorcontroltechniquewasappliedtoDFIGcontrol.Ageneralcontrolstrategybasedonstatorfluxorien