无刷双馈风力发电机的运行控制与并网研究

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1、广东工业大学硕士学位论文无刷双馈风力发电机的运行控制与并网研究姓名：宋宗峰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：杨俊华20080501摘要在能源消耗日益增长、环境污染日渐严重的今天，研究可替代化石能源的新型绿色可再生能源，是解决能源危机的必由之路。风力发电是目前众多绿色可再生能源中最成熟、潜力最大的新型能源之一。因为电能的储存问题，现如今投入实际运行的大中型风力发电机组都采取并网运行方式，而且并网发电可以实现规模化经济效益，但由于风能的随机性、间歇性与多变性等因素，风电并网往往对电网造成冲击，也影响

2、电网的电能质量。这限制了大规模风力发电场的发展。为了更好的利用风力资源，更大程度的发挥其经济性，风电并网成为迫切需要解决的问题。无刷双馈电机是一种交流励磁异步化的同步电机，适用于变速恒频风力发电。分析研究了无刷双馈电机的基本工作原理、发展历史与国内外发展现状；给出无刷双馈电机在d-q坐标系下的数学模型，论述了无刷双馈电机的功率分配关系与功率流向，为无刷双馈风力发电机的分析与控制奠定了理论基础。对无刷双馈电机的运行进行了仿真。分析了自然风的特点，给出了四种自然风的数学模型，建立了简化的风速模型的Matlab仿真。利

3、用变论域模糊控制理论构建变论域模糊控制器，进行风能最大功率跟踪，并对跟踪结果进行了分析。变论域模糊控制理论的论域可随控制要求与实际情况进行伸缩或扩展，以便更好的实现控制目标，具有更好的鲁棒性与自适应性，可应用于精确的控制领域。分析变速恒频无刷双馈风电机并网的影响因素，利用模糊控制理论与自适应控制理论，建立了无刷双馈风力发电机空载并网闭环控制器，仿真实验结果表明，该控制器能够很好地控制风电机的空载并网，使并网过程产生的冲击电流减少，实现了风力发电的柔性并网。关键词：风力发电，无刷双馈电机，并网，模糊控制木本论文受到

4、国家自然科学基金重点项目“分散式风力．太阳能发电系统的混合控制系统”(60534040)与广东工业大学博士启动基金(083011)的资助。广东工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTAsallindispansiblefactorofhumandevelopment，energyplaysavitalroleinhumanlife．Energyshortagerestrictstheeconomicdevelopment．Withtheincreasingconsumptionofenergysoucesandt

5、heworseningenviromentpollution，weareobligatorytofindagreenrenewableenergetosubstitutethetraditionalfossilenergy．Windpoweristhemostdevelopedandpotentialoneofallthesegreenrenewableenergy．Researchingwindpowertechnologyisnotonlyacademicalstudy,butalsotherequireme

6、ntbyoursosiety．Largewindfarmshavebeenfullydevelopedsince1980’，becauseoftheirscaledbenefitsandtheparticularadvantagesinenergysavingandenvironmentprotection．However,willdpowerisrestrictedasastochasticallyunconstantresourse．Withtheenlargingofthewindfarmscale，the

7、negativeeffectsof、)~，indpowerisbecomingmoreandmoreseriousandturnningtobeanobstacleoffurtherdevelopmentorapplication．Asaresultofthis，researchongrid-connectedwindturbinehasbecomeanimportantissue．Basedoncolleting，analyzing，generalizingmaterialabout班d-connectting

8、windpowersystemathomeandabroad，thisdissertationmakesallintensivestudyofenergymanagementandcontrolofwindpowersystembasedonbrushlessdouble-fedmachine(BDFM)．Themaincontentsofthisdissertation