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《长春工业大学》 2010年
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小型风力发电系统电能品质控制方法研究

刘萍  
【摘要】:随着世界各国对能源需求的持续增长,煤炭、石油等常规能源的日渐枯竭,能源与发展的矛盾日显突出。人类为了可持续发展,不断寻找可替代的新能源,对可再生能源的开发与利用越来越加以重视。太阳能、水能、风能等可再生绿色能源越来越受到人们的关注,由于太阳能和水能受资金投入和地理环境的影响,在应用上受一定的限制。而风能由于受使用环境影响小,使用成本较为经济等优点而成为世界各国重点发展的新能源。 近几年,风能转化技术也有了突飞猛进的发展,其中以小型风力发电为代表的风能转化技术成为风能利用的主流。 风力发电在发电以及并网传输过程中,由于风能的间断性、能量的不稳定性以及在并网变频过程中产生波动等自身特点,也影响着风力发电的电能输出质量。然而,随着社会与科技的发展,人们在生产生活中对用电质量的稳定性,连续性也提出了越来越高的要求,因此,如何能输出连续而稳定的高质量电能,也成为本文的研究重点。 本文先从了解国内外的风力发电的现状开始,根据国内的相关政策明确了课题研究的内容。在掌握永磁风力发电机变速恒频发电基本原理的基础上,通过对相关电能品质状况的分析,模拟风力机的特性,构建永磁发电机的数学模型以及并网逆变器的模型,确定基本的最大风能跟踪控制策略并为其仿真模型的实现提供了理论依据。 其次,从研究并网变流器的设计为切入点,引入瞬时无功功率理论进行检测与控制环节,避免传统的同步坐标系下对有功功率、无功功率的解耦问题。应用PID控制方法,将电压电流双闭环控制来实现对并网逆变器的控制,同时搭建相关的仿真模型来验证双闭环控制系统对改善输出电能品质的可行性。以DSP为核心,将电压电流互感器采样获得的信号作为输入,通过锁相跟踪环节,PI的控制算法,利用输出SPWM波来控制IGBT的驱动模块,达到保持电网电压稳定的效果。 最后,针对小型风力发电系统如何获得在最大的风能状态下跟踪监控电能品质进行研究。在研究最大功率跟踪控制策略的基础上,根据扰动法的基本原理,采用一种融合扰动法控制与电流跟踪的功率控制策略来实现最大风能的跟踪,利用MATLAB仿真软件验证了渐进风和周期阵风作用下的跟踪控制的可行性。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM614

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【参考文献】
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