風力發(fā)電系統(tǒng)風力機輸出特性的模擬與控制.pdf

1、風能作為一種可再生能源，是重要的戰(zhàn)略替代能源，對增加能源供應，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護環(huán)境有重要作用，受到世界各國的重視，也是我國在“十一五”期間新能源開發(fā)利用的重點產(chǎn)業(yè)。在風力發(fā)電技術(shù)中，由于存在天氣、環(huán)境、費用等諸多不利因素，不易進行現(xiàn)場試驗，非常有必要在實驗室構(gòu)造風力發(fā)電技術(shù)的模擬仿真平臺，以提供必要的研究手段。風力發(fā)電系統(tǒng)利用了風力機葉片將風能的動能轉(zhuǎn)換為機械能，本文主要進行風力機風輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩特性模擬仿真研究，對提高

2、風能利用率、后續(xù)機械能到電能轉(zhuǎn)變提供實驗條件，具有重要意義。 本文提出了一種利用異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制模擬實際風力機輸出特性的方案，利用此模擬裝置可以在實驗室內(nèi)帶動發(fā)電機進行風電技術(shù)的研究。論文在分析了多種風速模型的優(yōu)缺點之后，建立了組合式風速模型并進行了仿真，通過與實測風速數(shù)據(jù)曲線的對比，驗證了所建風速模型的正確性與可行性。分析了風力機的空氣動力學特性，建立了風力機的仿真模型，通過仿真實現(xiàn)了給定風速下風力機輸出轉(zhuǎn)矩和功率的特性

3、模擬。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了風力機輸出特性的模擬仿真系統(tǒng)，采用異步電動機作為原動機，利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，通過逆變器對電壓的控制來實現(xiàn)給定風速下異步電動機能夠輸出與實際風輪相同的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率特性。在異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制中，對定子磁鏈進行了優(yōu)化，并提出一種轉(zhuǎn)矩脈動最小化方法，利用占空比控制技術(shù)對開關(guān)狀態(tài)矢量進行優(yōu)化，大大減小轉(zhuǎn)矩脈動。分析了最大功率點追蹤(MPPT)原理，在傳統(tǒng)MPPT控制算法的基礎(chǔ)上提出一種最大功率點追蹤控制算法，力求快