基于能循互馈平台的风力发电系统研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:haohade
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随着环境污染严重、能源紧缺等问题的加剧,以风力发电为核心的新能源发电得到越来越广泛的关注。为更好地对风力发电进行研究,实验室通常搭建模拟实验平台。而作为交流传动试验系统的代表,能循互馈平台不仅可以研究电机控制策略以及发电并网等技术,还可以为研究分布式能源、油田抽油机以及风力发电等馈能性负载提供模拟平台。因此,本论文利用能循互馈平台进行模拟风力发电技术研究。风力发电技术效率较低,成本较大,因此研究风力发电最大功率追踪技术(Maximum Power Point Tracking,MPPT),对保持整个风能利用率最大、提高系统发电效率意义重大。在传统的模拟风力发电过程中,因为模拟风力机的电动机存在空载转矩等损耗,导致模拟风力机输出转矩精度下降,并且当风速变化时,如果电机的转动惯量较大,会存在转速加速度较低、发电机恢复最大功率追踪时间较长等问题。为缩短风速变化时刻的最大功率追踪时间,提高能循互馈平台的模拟风力机精度,实现了一种基于功率估计的改进型最优转矩MPPT方法,同时提出一种基于转矩差值的改进型最优转矩MPPT控制方案,并通过小信号分析证明了其稳定性。能循互馈平台联合控制策略是保证系统稳定运行的前提,为提高能循互馈系统中电机对拖效果,提出了一种基于能循互馈平台的间接矢量联合控制策略,保证模拟平台具有良好的动态性能。利用软件MATLAB/Simulink搭建了基于能循互馈平台的风力发电仿真模型,其中包括四象限变流器、风力机模型以及间接矢量控制的双逆变器-电机部分,同时,对基于转矩差值的改进型MPPT控制方法以及基于功率估计的改进型MPPT方法进行了仿真验证,结果证明,该技术方案不仅可以弥补异步电动机模拟风力机的转矩误差,更能提高风速变化时刻的风能捕获效率,比传统最优转矩MPPT方案效率更高。完成了能循互馈系统中双逆变器-电机的硬件设计以及软件编程,并对间接矢量联合控制方案进行了实验研究,实验结果证明了联合控制方案的可行性和有效性,同时为模拟风力发电提供了可靠的实验平台。在此基础上,实现了异步发电机基于最优转矩给定最大功率追踪实验,证明了基于能循互馈平台进行风力发电研究的可行性。本文为实验室提高模拟风力机精度和风能捕获效率提供了一种可行的技术改进方案,对于风力发电技术的推广具有借鉴作用,具有广阔的应用前景和较高的实用价值。
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