DTC在无刷双馈风力发电系统中的应用研究

21世纪能源紧缺和环境恶化,使得人们更加需求清洁、可持续的能源,而风能作为一种无污染、可持续的能源,不仅分布广泛,而且成本低,无污染。风力发电受到广泛的关注,并成为研究的热点。而其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性更是受到越来越多的重视。 如今运用于风力发电中的发电机有多种,其中无刷双馈电机是一种结构简单、坚固可靠,可多种模式运行的电机,可在无刷的情况下实现双馈,具有其他电机所没有的优势。因此采用无刷双馈电机作为风力发电系统的发电机,不仅可以实现变速恒频,而且变频器容量小,投资成本低,且具有良好的功率因数。 本文介绍了变速恒频无刷双馈发电机风力发电系统,建立动态数学模型和对应的电路模型,并对无刷双馈电机的动态性能进行分析。在风力发电系统这个背景下,以最大风能跟踪(MPPT)为目标,提高无刷双馈电机的动态性能和控制的精确性。以及验证模糊DTC控制策略在无刷双馈变速恒频风力发电系统中的可行性。本文主要的工作包括以下几个方面: 1.对国内外风力发电研究现状进行了回顾,比较了各种发电机的优劣,介绍了国内外无刷双馈电机的发展概况和在风电技术中应用的情况。 2.研究分析无刷双馈电机的基本原理、结构特征、稳态特性、动态特性,并在MATALAB7.3/SIMULIN上搭建了无刷双馈电机的d-q轴数学模型,并进行了开环仿真以验证其正确性。 3.对无刷双馈电机的DTC进行研究,搭建DTC的模型并运用MATALAB进行仿真和分析。 4.分别用零矢量判断模块和模糊控制对无刷双馈电机的DTC的控制系统进行优化,并运用MATALAB进行仿真,分析DTC系统优化前后的动态性能。 5.搭建好变速恒频无刷双馈风力发电系统,把无刷双馈电机模糊DTC运用到该系统中,以最大风能捕捉,提高风力发电效率为目标,进行整个控制系统的设计并进行仿真验证和结果分析。