风力发电系统运行与控制.docx

风力发电系统运行与控制

1.99万字 52页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要 能源作为人类社会生存发展必不可少的物质之一，其重要程度不言而喻。然而目前能源安全问题每况愈下，引起生态环境的迅速恶化。在众多可再生能源中风力发电作为一种技术相对成熟的清洁型能源异军突起，占据重要地位。通过寻求新的清洁型可再生能源应对能源枯竭与环境恶化等严重问题，已经成为人类面临的重大课题。风能发展前景较为广阔，其合理开发与利用已成为保障人类社会能源安全的重要手段之一。风力发电系统涉及电气工程、控制工程、计算机技术、空气动力学等多个学科领域的相关理论，具有较强的综合性和交叉性。本文主要针对永磁直驱风电系统进行建模和仿真研究。
本文建立了永磁直驱风力发电系统的数学模型，具体包括风速数学模型、风力机数学模型、永磁同步发电机数学模型以及多种功率变换器的数学模型，并在Matlab/Simulink以两种不同的控制策略分别对发电机机侧和网侧进行了仿真实验。针对永磁同步电机的电机侧变换器的非线性特性，在适当简化的基础上，采用分区间建模的方法，建立了电机侧变换器分区间二阶单输入-单输出仿射非线性模型；以发电机转速为输出变量，利用微分几何理论作为数学工具，采用反馈线性化方法将系统变换为二阶线性Brunovsky标准型；在此基础上，应用较为成熟的线性二次型最优控制方法，完成了发电机非线性转速控制器设计。
以瞬时功率理论为基础，详细分析了电网电压平衡情况下的电网瞬时功率表现形式，采用开关函数对电网电压进行了计算，并根据系统瞬时功率误差设计了CSF-DPC策略。对两种控制策略进行了仿真，结果表明，电网电压平衡时，基于两种策略的系统均具有较好的稳态和动态性能，能够满足电网要求。


关键词：风力发电永磁同步发电机功率变换器直接功率控制建模仿真
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