双风轮风力发电机的建模与控制

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随着社会的发展,化石能源日益短缺,加快可再生能源的开发和利用已成为人类解决生存问题的战略选择。风能作为一种清洁环保的可再生资源,受到世界各国的广泛重视。在现今的风力发电技术中,变速恒频风力发电技术和变浆距调节技术成为了主流的风力发电技术,具有很好的发展前景。本文在已有的六种变速恒频风力发电系统的基础上,提出一种新型的双风轮风力发电系统。双风轮风力发电机组作为一种新型的变速恒频风电机组,它的设计思想尚属首创,该系统去掉了增速齿轮箱和变流器,只需对浆距角进行控制,可实现有功调节和无功控制,提高了系统可靠性、减少成本、更容易维护。本文的研究内容主要包括:(1)分析双风轮风力发电机的结构和工作原理,根据坐标变换理论推导出双风轮风力发电机在dq0坐标系上的数学模型,用MATLAB/Simulink进行仿真研究,从而验证模型的正确性。(2)从双风轮风力发电机的稳态等效电路出发,讨论电机的功率特性,分析电机内部的能量流动关系,通过仿真得到电机的有功、无功功率曲线,从而确定双风轮风力发电机稳定、安全的运行区域。(3)设计一个自适应模糊控制器,对副风轮的浆距角进行自适应模糊控制,使其转速能够配合主风轮的转速变化,保持输出频率50Hz,实现发电机的变速恒频控制。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5页
第一章 绪论第8-15页
    1-1 课题背景第8-9页
    1-2 风力发电的国内外发展现状第9-10页
        1-2-1 国外风电产业发展概况第9页
        1-2-2 我国风力发电事业的发展现状第9-10页
    1-3 风力发电技术研究现状和发展方向第10-12页
        1-3-1 当前主流风力发电技术第11-12页
        1-3-2 未来风力发电技术的发展方向第12页
    1-4 双风轮风力发电机概述第12-13页
    1-5 选题意义和研究内容第13-14页
    1-6 本章小结第14-15页
第二章 双风轮风力发电机的数学模型第15-28页
    2-1 双风轮风力发电机的结构和工作原理第15-17页
        2-1-1 双风轮风力发电机的结构第15-16页
        2-1-2 发电机变速恒频发电的工作原理第16-17页
    2-2 双风轮风力发电机的数学模型第17-24页
        2-2-1 基本的坐标变换第17-20页
        2-2-2 dq0 坐标系变换矩阵的推导第20-21页
        2-2-3 转子绕组中电压、电流量关系推导第21-22页
        2-2-4 dq0 坐标系下电机模型推导第22-24页
    2-3 双风轮风力发电机的模型仿真第24-27页
        2-3-1 MATLAB仿真简介第24-25页
        2-3-2 电机仿真模型的搭建第25页
        2-3-3 仿真结果第25-27页
    2-4 本章小结第27-28页
第三章 双风轮风力发电机的功率特性分析第28-38页
    3-1 双风轮风力发电机的静态特性第28-33页
        3-1-1 电机的稳态等效电路第28-29页
        3-1-2 双风轮风力发电机有功、无功功率特性第29-33页
    3-2 双风轮风力发电机中的能量流动平衡关系第33-35页
    3-3 电机的功率特性仿真第35-37页
        3-3-1 电机功率特性仿真模型的搭建第35-36页
        3-3-2 仿真结果第36-37页
    3-4 本章小结第37-38页
第四章 双风轮风力发电机组的控制策略研究第38-48页
    4-1 双风轮风力发电机组运行区域和控制策略第38-40页
        4-1-1 双风轮风力发电机组的运行区域第38-39页
        4-1-2 理想状况下的控制目标和控制策略第39-40页
    4-2 自适应模糊控制第40-42页
        4-2-1 自适应模糊控制在风力发电系统中的应用第40-41页
        4-2-2 自适应模糊控制器第41-42页
    4-3 双风轮风力发电机的自适应模糊控制第42-45页
    4-4 仿真与结论第45-47页
    4-5 本章小结第47-48页
第五章 总结和展望第48-50页
    5-1 总结第48-49页
    5-2 展望第49-50页
参考文献第50-54页
致谢第54-55页
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果第55页
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