飞轮随机扰动平衡的风能最大利用控制策略研究

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1、国内图书分类号：TM712工学硕士学位论文飞轮随机扰动平衡的风能最大利用控制策略研究硕士研究生：王馨玉导师：周封申请学位级别：工学硕士学科、专业：电力系统及其自动化所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM712DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonMaximumWindEnergyUtilizationControlStrategyofFlywheelRandomDisturbanceBalanceCandidate：Su

2、pervisor：WangXinyuZhouFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerSystemandItsAutomationDateofOralExamination：March，2013University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《飞轮随机扰动平衡的风能最大利用控制策略研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究

3、工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：椭、日期：历乃年毕月f日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《飞轮随机扰动平衡的风能最大利用控制策略研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和

4、借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口在年解密后适用授权书。不保密团。(请在以上相应方框内打√)作者签名：导师签名：瓣{氯幻日期：沙，多年4月i日日期：w；年切月／E1哈尔滨理工大学工学硕士学位论文飞轮随机扰动平衡的风能最大利用控制策略研究摘要在可再生能源发电产业中，风力发电无疑是解决当前世界能源危机和环境污染问题的最有效途径，也是当前分布式可再生能源发电中最具大规模开发条件的方式。但随着电网规模的不断扩大，风速的随机波动性对电网电能质量及可靠性的影响越来越突出，并且亟待解决。

5、本文选择飞轮储能系统作为能量暂存的缓冲装置，在保证风能最大利用的基础上，对风力发电系统的随机扰动进行补偿，以减少风电波动对电网的影响。首先，介绍了直驱式永磁风力发电机的结构及工作原理，建立了基于四种基本风速叠加的风速模型、风力机模型、传动系统模型及发电机模型，并通过仿真得到实际风速的模拟曲线以及额定风速下风力机的运行特性曲线。从提高风能利用率的角度出发，结合发电机的运行特点和工作模式，提出采用爬山法实现风电系统的最大风能跟踪控制。然后，根据飞轮储能系统的工作原理和运行特点，选择永磁无刷直流电机作为飞轮电机，建立了飞轮储能系统的数学模型，并通过采用转速、电流双

6、闭环控制对飞轮储能系统的充、放电过程进行仿真，仿真结果验证了其良好的动态特性。其次，在独立运行的离网型风力发电系统的直流侧并入飞轮储能系统，通过对整个系统结构及工作原理的分析，对系统各部分分别采用直流环节电压控制、单位功率因数控制，并基于以上两种控制策略建立仿真模型，仿真结果表明：在外界风速扰动情况下，飞轮储能系统能够对风力发电的无序波动进行补偿，有效提高输出电能的质量。最后，建立了采用双PWM控制策略的并网型直驱永磁风力发电系统模型，并将飞轮储能系统配置在双PWM的直流侧。在保证风能最大利用的基础上，对电机侧变流器、电网侧变流器及飞轮储能分别进行控制，在维

7、持直流母线电压稳定的同时，实现了有功、无功功率的解耦控制．通过仿真验证了在风速变化情况下，飞轮储能系统能够有效平衡风电输出功率的波动，进而达到改善并网风电电能质量的目的。关键词飞轮储能；风力发电；最大风能利用：功率波动；稳定控制哈尔滨理工大学工学硕士学位论文StudyonMaximumWindEnergyUtilizationControlStrategyofFlywheelRandomDisturbanceBalanceAbstractInrenewableenergygeneration，windpowerisundoubtedlythemosteffe

8、ctivewaytosolvetheworld’Se