電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)控制技術研究.pdf

1、電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)，以電氣無級變速器(Electrical Variable Transmission，簡稱EVT)取代傳統(tǒng)的機械增速齒輪箱，驅動發(fā)電機發(fā)電直接并網(wǎng)。當風速在適宜范圍內變化時，通過電氣無級變速的方式，使發(fā)電機工作在恒定的同步速，因此該風電系統(tǒng)對發(fā)電機的要求大大降低，可采用常規(guī)的同步發(fā)電機輸出恒壓恒頻電能，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。
　　本文以電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系

2、統(tǒng)為研究對象，內容涉及雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)工作原理分析、EVT電機數(shù)學模型建立、最大功率跟蹤控制策略;針對內外轉子提出了滑模變結構模型參考自適應無位置傳感器控制策略，直流側控制策略，內轉子并網(wǎng)前和并網(wǎng)后控制策略等。為了驗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力發(fā)電系統(tǒng)的模型，對控制策略一一驗證。同時在仿真的基礎上，構建了雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的實驗測試平臺和控制系統(tǒng)，進一步驗證了系統(tǒng)工作原理和控制

3、策略的可行性，為EVT電機在風力發(fā)電的應用奠定了基礎。
　　論文主要研究成果包括以下幾個方面:
　　1.分析了電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結構、工作原理、損耗組成、系統(tǒng)工作流程和EVT工作模式及數(shù)學模型;
　　2.針對雙功率流發(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，考慮損耗轉矩的最佳電流給定法及改進型爬山搜索法，通過仿真和實驗結果驗證了這幾種控制策略的有效性，并通過比較，體

4、現(xiàn)了考慮損耗轉矩的最佳電流給定最大功率跟蹤方法的優(yōu)越性。同時提出了雙功率流發(fā)電系統(tǒng)的變槳距控制策略，仿真驗證了其有效性;
　　3.提出了改進型滑模變結構模型參考自適應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構算法中的抖振現(xiàn)象。將該方法分別用于EVT電機的內轉子和外轉子，并與傳統(tǒng)模型參考自適應方法進行比較，實驗結果證明了文中提出的改進型無位置傳感器

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)直流側有儲能裝置及沒有儲能裝置兩種不同狀態(tài)下系統(tǒng)的工作情況，提出了相應的直流側控制策略，并提出了EVT電機內轉子在并網(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)直流側有儲能裝置及沒有儲能裝置兩種不同狀態(tài)下，提出電網(wǎng)故障時的系統(tǒng)故障穿越控制策略，通過仿真驗證了系統(tǒng)有良好的故障穿越能力;
　　6.構建了基于dSPACE DS1103的雙