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异步电机模拟风轮机的变频调速系统研究

安小丹  
【摘要】: 随着世界经济的快速进步和发展,能源和环境问题越来越受到人们的重视。传统的能源并非取之不尽,用之不竭,还会带来环境问题。而风能作为一种清洁可再生的能源,越来越符合人们对新能源的探求。当前风电研究的趋势是单机大容量,高利用效率,大功率、并网机组已成为发展方向。大量的实验研究需要在实验室中开展进行,所以风轮机模拟平台的建立存在着必要性。 本文首先对风力发电进行了概述,介绍了国内外风力发电形势与发展,对比了多种风力发电系统结构,并对风力发电系统下的风轮机模拟展开研究。在异步电机模拟风轮机时,为了逼近实际的风轮特性,本文从风轮机的特性、原理出发,阐述了功率.转速曲线的推导及最大风能捕获、跟踪,得出异步电机调速的跟踪曲线。异步电机是模拟风轮机的主体,本文从异步电机的建模、调速原理,矢量控制方法的实现以及坐标变换下的电机模型等展开阐述,对比异步电机和风轮机的机械特性找出合适的异步电机模拟风轮机的方法及异步电机的控制方法。 本文进行了一定量的Matlab仿真,搭建了带有异步电机模拟风轮机的风力发电系统平台。由于计算机仿真能力的限制,本文对各个部分分别仿真,并在异步机实现速度可调的基础上将其与发电机对接,仿真模拟风轮机拖动发电机的工作过程。在细节上注意了各个模块输入、输出参数数值的对接,保证系统平台的完整性和连续性。 由于实验室条件的限制,硬件实验调试围绕逆变器的矢量控制展开,搭建了硬件控制电路,对DSP2812芯片采用C语言编写控制软件。文中采用了矢量控制策略进行控制,以使得异步电机的被控量实现解耦,能够像直流电机那样被很好的控制,虽然尚未引入异步电机,但控制过程仍对电流量进行d、q量的分解,以便在接下来的实验中完成良好的衔接。通过一定的实验,完成了逆变器的电流内环控制。


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