中小型風力并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)的研究

1、論文題目：中小型風力并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)的研究工程領(lǐng)域：控制工程碩士生：趙旭(簽名)指導(dǎo)教師：蔡文皓(校內(nèi))(簽名)武建峰(校外)(簽名)摘要能源危機加速了人類研究、開發(fā)新能源的步伐。風能作為一種資源豐富、清潔的可再生資源，受到了世界各國的廣泛關(guān)注，風能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也成為國內(nèi)外研究的熱點。中小型風力并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，由于占地面積小、無需儲能設(shè)備、成本低廉、控制方式靈活，已經(jīng)成為風力發(fā)電最活躍的研究方向之一。風力發(fā)電并網(wǎng)的核心是并網(wǎng)逆變器，其性能

2、的優(yōu)劣，影響并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。本文以中小型并網(wǎng)逆變器為研究對象，對其拓撲結(jié)構(gòu)、控制方法及數(shù)字鎖相等進行研究。首先，對比分析幾種常見的風力并網(wǎng)運行方式，選擇發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低適合中小型風力并網(wǎng)的永磁直驅(qū)并網(wǎng)模式。永磁電機與風機直接耦合，省去變速箱，降低維護成本，可運行在較寬的風速范圍，提高了風能利用率。風速的間歇性、隨機性導(dǎo)致風力發(fā)電機輸出電壓不斷變化，在逆變器前級使用Boost閉環(huán)升壓電路，可起到穩(wěn)壓的作用，從而減小逆

3、變器設(shè)計的難度?；谏鲜龇治觯o出單相風力并網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、介紹工作原理以及并網(wǎng)系統(tǒng)的各個組成單元功能，為選取科學(xué)、合理的控制方案提供理論準備。其次，研究逆變器控制策略，本文采用輸入電壓型、輸出電流型的控制方式，分析兩種電流直接控制方法：滯環(huán)控制、三角波比較控制。本文選用三角波比較法，建立電流閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論分析可知前饋控制可有效減小電網(wǎng)電壓對系統(tǒng)的擾動。對比分析傳統(tǒng)PI控制器、準PR控制器的結(jié)構(gòu)模型、特點，采用一種基于

4、前饋控制準PR控制的復(fù)合控制策略，并用Matlabsimulink搭建并網(wǎng)控制系統(tǒng)模型，仿真結(jié)果表明，與前饋PI控制算法相比，改進后的準PR控制算法提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。最后，詳細分析設(shè)計交流側(cè)、直流側(cè)濾波器，通過分析交流側(cè)濾波器數(shù)學(xué)模型，電容支路串電阻的無阻尼LCL濾波器抑制諧波效果較好。在理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于TMS320F2812的3KW小型風力并網(wǎng)發(fā)電并網(wǎng)逆變裝置的硬件及軟件系統(tǒng)。萬方數(shù)據(jù)Subject：Researchon

5、ControlTechnologyofSmallMediumsizedGridconnectedWindPowerGenerationSpecialty：ControlEngineeringName：ZhaoXu(Signature)Instruct：CaiWenhao(Signature)WuJianfeng(Signature)ABSTRACTEnergycrisishasacceleratedthehumanpaceofstudy

6、ingdevelopingnewenergysources.Asaresourcerichcleanrenewableresourcewindpowerhasbeenwidelyconcernedallaroundthewldgridconnectedwindpowergenerationtechnologyhasbecomeahotresearchathomeabroad.Duetoitssmallfootprintwithouten

7、ergystagedeviceslowcostflexiblecontrollingwaysmallmediumingridwindpowersystemhasbecomeoneofthemostactiveresearchdirectionsofthewindpowergeneration.Theceofgridconnectedwindpowergenerationisthegridconnectedinverterwhoseper

8、fmancewilldirectlyinfluencegeneratingefficiencyofthegridconnectedgenerationsystem.Takingthesmallmediumgridconnectedinvertersastheresearchobjectthispaperwillstudytheirtopologystructurecontrollingmethoddigitalphaselockinge

9、tc.Firstcompareanalyzeseveralregularkindsofoperationmodesofgridconnectedwindpowergenerationsystemschoosepermanentmagdirectdrivegridconnectedmodewhichisfitfsmallmediumgrid–connectionwithhighefficiencysimplestructurelowcos

10、t.Permanentmagmotcouplingwithblowerdirectlycaneliminatethegearboxreducemaintenancecostsitcanalsoruninawiderangeofwindspeedswhichwillimprovetheutilizationofwindpowder.Intermittentromnessofthewindspeedwillresultinthefreque

11、ntchangingoftheoutputvoltageofthewindgenerat.Usetheclosedloopboostercircuitattheprecedingstageoftheinvertercanachievetheeffectofstabilizingvoltagesoastoreducethedifficultyoftheinverterdesign.Basedontheaboveanalysisthispa

12、perwillpresentthetopologicalstructureofthesinglephasegridconnectedwindpowersystemintroduceitswkingprinciplethefunctionsofthevariouscomponentunitsofthegridconnectedsystemsoastoprovidetheeticalpreparationftheionofscientifi