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基于无刷直流电机的风力机模拟系统研究

李吉晨  
【摘要】: 风能作为一种清洁可再生的能源越来越受到人们的重视,风力发电亦成为各国学者研究的热点。为了能在不具备风场环境的实验室条件下对风力发电技术进行研究,本文设计了风力机模拟系统,并搭建了试验平台。该试验平台选用无刷直流电机(BLDC)来模拟风力机,采用控制转矩的方法来模拟风力机特性。 本文首先对国内外风力机模拟的研究进行了介绍,对比了多种风力机的模拟方案,最终确定了基于无刷直流电机的转矩控制方案。 接着,本文介绍了风力机模拟的原理以及风速、风力机、无刷直流电机的数学模型。为了更好的反映实际风力机的运行特性,模拟系统考虑了风塔效应和风速剪切效应的影响,并对模拟电机进行了转矩补偿,消除了模拟机与实际风轮机转动惯量不同而导致的动态响应差异。在此基础上分别搭建了风速、风力机和风力机模拟系统的Matlab仿真模型,对它们的特性进行仿真研究。 最后,本文搭建了由PC机、DSP控制器、RT-LAB和BLDC构成的风力机模拟的硬件平台,介绍了系统硬件电路和软件的设计。实验结果和理论分析相吻合,验证了本文模拟方案的正确性和可行性。


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