无刷双馈风力发电系统的自抗扰控制研究

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随着环境污染的日益严重和能源的紧缺,风能作为可再生的绿色能源越来越为人们所重视,也成为各国学者竞相研究的热点,研究风力发电技术对推动我国风力发电事业的不断发展和进步也有着重要的意义。无刷双馈电机作为一类交流励磁异步化同步电机,具有优良的特性,在风力发电中有着广泛的应用前景。本文以无刷双馈风力发电机组为对象,对系统的自抗扰控制方式进行了研究。主要工作内容包括:   ⑴分析了风力发电在国内外的发展概况,综述了当前世界上较为流行的几种风力发电技术和风力发电机组。   ⑵分析了无刷双馈电机的发展过程、基本结构和工作原理,推导了稳态方程及定子绕组间的功率分配关系以及功率流向;建立了基于d-q坐标系的无刷双馈电机动态方程、电磁转矩方程式和机械运动方程。   ⑶无刷双馈电机是一个时变强非线性耦合系统,应用的关键在于对其进行有功功率和无功功率的解耦控制。应用自抗扰控制策略,建立了无刷双馈风力发电机组的有功功率与无功功率的解耦控制模型,仿真验证了解耦控制算法的有效性和正确性。   ⑷全风速范围内运行的风力机,在额定风速以下,跟踪最佳转速以实现最大风能捕获;在额定风速以上时,能量的获得将受到风力发电机组物理性能的限制,需要对风力机功率进行恒转速和恒功率控制,采用自抗扰控制理论设计了变桨距控制器,调节风力机对风能的吸收。仿真结果表明,全风况下,能够有效改善变桨距风力发电系统桨距控制性能,得到有较好的动态性能,且控制系统具有对参数有较强的鲁棒性。
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