電氣無級(jí)變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、電氣無級(jí)變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，以電氣無級(jí)變速器(Electrical Variable Transmission，簡(jiǎn)稱EVT)取代傳統(tǒng)的機(jī)械增速齒輪箱，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電直接并網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)速在適宜范圍內(nèi)變化時(shí)，通過電氣無級(jí)變速的方式，使發(fā)電機(jī)工作在恒定的同步速，因此該風(fēng)電系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的要求大大降低，可采用常規(guī)的同步發(fā)電機(jī)輸出恒壓恒頻電能，完全沒有傳統(tǒng)變速恒頻系統(tǒng)中變頻器并網(wǎng)帶來的諧波污染問題。
　　本文以電氣無級(jí)變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電系

2、統(tǒng)為研究對(duì)象，內(nèi)容涉及雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工作原理分析、EVT電機(jī)數(shù)學(xué)模型建立、最大功率跟蹤控制策略;針對(duì)內(nèi)外轉(zhuǎn)子提出了滑模變結(jié)構(gòu)模型參考自適應(yīng)無位置傳感器控制策略，直流側(cè)控制策略，內(nèi)轉(zhuǎn)子并網(wǎng)前和并網(wǎng)后控制策略等。為了驗(yàn)證所提控制策略的有效性，基于Matlab/Simulink搭建了完整的雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型，對(duì)控制策略一一驗(yàn)證。同時(shí)在仿真的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)工作原理和控制

3、策略的可行性，為EVT電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　論文主要研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　1.分析了電氣無級(jí)變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、損耗組成、系統(tǒng)工作流程和EVT工作模式及數(shù)學(xué)模型;
　　2.針對(duì)雙功率流發(fā)電系統(tǒng)提出了幾種最大功率跟蹤控制策略，包括最佳葉尖速比法，最佳功率反饋法，考慮損耗轉(zhuǎn)矩的最佳電流給定法及改進(jìn)型爬山搜索法，通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這幾種控制策略的有效性，并通過比較，體

4、現(xiàn)了考慮損耗轉(zhuǎn)矩的最佳電流給定最大功率跟蹤方法的優(yōu)越性。同時(shí)提出了雙功率流發(fā)電系統(tǒng)的變槳距控制策略，仿真驗(yàn)證了其有效性;
　　3.提出了改進(jìn)型滑模變結(jié)構(gòu)模型參考自適應(yīng)無位置傳感器控制方法，以滑模算法替代了傳統(tǒng)模型參考自適應(yīng)算法中的比例積分環(huán)節(jié)，而且采用分段切換法克服了傳統(tǒng)常值切換法的滑模變結(jié)構(gòu)算法中的抖振現(xiàn)象。將該方法分別用于EVT電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子，并與傳統(tǒng)模型參考自適應(yīng)方法進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了文中提出的改進(jìn)型無位置傳感器

5、控制方法的有效性和優(yōu)越性;
　　4.分別分析了雙功率流發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)有儲(chǔ)能裝置及沒有儲(chǔ)能裝置兩種不同狀態(tài)下系統(tǒng)的工作情況，提出了相應(yīng)的直流側(cè)控制策略，并提出了EVT電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子在并網(wǎng)前和并網(wǎng)后兩種工作狀態(tài)下的不同控制策略;
　　5.在雙功率流發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)有儲(chǔ)能裝置及沒有儲(chǔ)能裝置兩種不同狀態(tài)下，提出電網(wǎng)故障時(shí)的系統(tǒng)故障穿越控制策略，通過仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)有良好的故障穿越能力;
　　6.構(gòu)建了基于dSPACE DS1103的雙