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《【碩士論文】風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模、控制及其仿真研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模、控制及其仿真研究姓名：董萍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：吳捷20040510摘要摘要人類利用風(fēng)能有著漫長(zhǎng)的歷史，特別是自17-18世紀(jì)以來，風(fēng)能和常規(guī)能源一起被混合利用，在世界電力系統(tǒng)市場(chǎng)上占據(jù)著重要的地位。新的電力電子技術(shù)的進(jìn)步及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使得新能源發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，尤其是風(fēng)力發(fā)電，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都己經(jīng)具有了同燃煤、核電等發(fā)電技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)的能力。百、千瓦級(jí)及兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)的普及，要求人們加深對(duì)風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)性能的了解，
2、以及設(shè)計(jì)出精確性更高的控制器。產(chǎn)生電能的大小是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝時(shí)首先考慮的要點(diǎn)，此外，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本及接入電網(wǎng)的影響是安裝及運(yùn)行要考慮的另外的重點(diǎn)。為了研究風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)能輸出并捕獲最大風(fēng)能，研究風(fēng)電場(chǎng)與接入的局部電網(wǎng)之間的關(guān)系，本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的研究分析。文章在結(jié)構(gòu)上分為以下三個(gè)主要組成部分:首先，對(duì)本課題的研究背景及現(xiàn)狀進(jìn)行充分的調(diào)研，從風(fēng)力發(fā)電的意義入手，介紹了國(guó)內(nèi)、外風(fēng)力發(fā)電的概況以及本課題的來源;對(duì)組成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要部分一發(fā)電機(jī)進(jìn)行分析，介紹了新型發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
3、:對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模及控制研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹了脫網(wǎng)、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模型以及傳統(tǒng)、現(xiàn)代控制理論在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。這些現(xiàn)狀分析為本課題研究的方向奠定了基礎(chǔ)。其次，介紹了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中單機(jī)組的建模與控制情況。此部分是本文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，本文選擇了最具有代表性的三種結(jié)構(gòu)類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對(duì)它們的結(jié)構(gòu)方式，運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析;介紹了建立單機(jī)組風(fēng)力機(jī)的一般方法并給出“恒速”型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模示例;采用多時(shí)間尺度方法，對(duì)建立的“恒速”型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行簡(jiǎn)
4、化，并采用仿真來證明簡(jiǎn)化模型的有效性。對(duì)單機(jī)組的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制，是提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，捕獲最大風(fēng)能的有效途徑。結(jié)合現(xiàn)代控制理論，本文將自抗擾控制(Auto-DisturbanceRejectionControl-ADRC)與無源性控制(Passivity-BasedControl-PBC)應(yīng)用到“變槳距”型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，以期待獲得最大風(fēng)能，對(duì)控制算法的仿真結(jié)果證明了算法的可行性。此外，對(duì)于新型的采用無刷雙饋發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由Lyapunov函數(shù)得到最大風(fēng)能捕獲定律，并由此給出一種新穎的控制
5、算法，為一「一步的試驗(yàn)做出了基礎(chǔ)工作。論文的第三部分是對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行建模以及風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)課題的研究，這是本文華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文工作的另外一個(gè)重點(diǎn)。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)容量與接入的局部電網(wǎng)之間的關(guān)系，可以將風(fēng)電場(chǎng)的模型分為接入“強(qiáng)電網(wǎng)”與“弱電網(wǎng)”兩種類型。考慮不同的模型結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電單機(jī)組的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)也做出了不同的分析。此外，為了考慮風(fēng)電場(chǎng)容量與其接入的電力系統(tǒng)之間的關(guān)系，本文對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的最大透入率及風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定J性進(jìn)行了分析。為了更好地對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真，文中作者對(duì)用于風(fēng)力發(fā)電的仿真軟件進(jìn)行了對(duì)比分析，最后選
6、擇Matlab/Simulink⑧作為仿真工具，建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中需要的一些基本的模型，為最終建立風(fēng)電仿真模型庫做出基礎(chǔ)準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;建模;控制;仿真;最大透入率;AbstractAbstractMankindhasusedthewindasasourceofenergyforseveralthousandsofyears.Itwasoneofthemostutilizedsourcesofenergytogetherwithhydropowerduringtheseventeenthande
7、ighteenthcenturies.Today,windpowerisafullyestablishedbranchontheelectricitymarketanditistreatedaccordingly.Becauseofthedevelopmentofthepowerelectronicandmoderncontroltheory,thetechnologiesofgeneratingelectricitybymakinguseofrenewableresourceshavebeendevelo
8、pedgreatlyinthewholeworld.Inparticularlytheuseofwindenergyhastheabilitiestocompetewithfossil,nuclear-poweredandotherresourcesinthetechnologyandeconomics.Withtheprevalenceofthewindturbine,therequirementsofthep
