独立发电系统中的永磁同步风力发电机的控制仿真

1、山东农业大学毕业论文独立发电系统中永磁同步风力发电机的控制仿真机械与电子工程学院专业级电气工程及其自动化两班第2015届奥运会学生名黄晓龙学号20110727导师刘平二一五年六月二日服装订购线目录摘要IPS PS S一.绪论一1.1选题背景和意义11.2本设计的主要方法和研究进展11.3本设计的主要内容22 .风力发电系统32.1风力发电的结构32.2风力发电的原理及其组成32.3风力机的分类和选择32.4风车的性能和参数52.5风力发电的技术62.6风力机最大功率跟踪62.6.1风力机最大功率跟踪的运行原理62.6.2最大功率追踪控制方法73 .储藏系统103.1电池的工作原理103.2电池

2、的性能和参数103.3电池充放电方式103.4蓄电池的过放电保护和满电保护113.5电池型号114独立发电系统的控制系统134.1风力发电控制器设计134.2独立发电系统放电控制器的设计144.3逆变器的控制战略154.4整流器的控制策略165 .独立发电系统的系统模拟175.1独立发电系统的仿真模型设计175.2风力发电机系统模拟195.3逆变器电路模拟21模拟软件Matlab介绍23总结24参考文献25感谢26ContentsChinese abstractIPS PS S1. Introduction11.1背景和基准值11.2 recentadvancesinresearchmetho

3、dsanddesign 11.3设计2的主内容2 wind电源第3代系统2.1 wind power 3构造2.2 windpowerprinciplesanditscomposition 32.3 windturbineclassificationandselection 32.4 windturbineperformanceandparameters 52.5 wind电源技术62.6 Wind turbine MPPT62.6.1 theoperationprincipleofmaximumpowertracking 62.6.2 MPPT控制方法73 .能源存储系统103.1电池工作s

4、 103.2 batteryperformanceparameters 103.3 batterychargeanddischaringmode 103.4 batttritydischargeprotection和fullelectricprotection113.5电池模型114.independentpowersystemcontrolsystem 134.1 wind charge控制器134.2 independentpowersystemdischargecontrollerdesign 144.3反向控制策略154.4验证器控制策略165.independentpowersyst

5、emsimulationsystem 175.1 thesimulationmodelindependentpowersystemsdesign 175.2 systemsimulationofwindturbine 195.3 Inverter circuit simulation21Matlab Introduction23Summary24References25Acknowledgements26独立发电系统中永磁同步风力发电机的控制仿真作者：黄晓龙指导老师：刘平(山东农业大学机械电子工程学院讲师)【摘要】永磁同步风力发电机的高效、高功率因数等特点成为开发研究的热点，在节能环保方面具有

6、长期意义。 本文主要研究了独立发电系统中永磁同步风力发电机的控制仿真。 首先，分析独立发电系统的布局，经过推导运算，建立风力发电系统的数学模型，利用施加扰动观察的方法实现风能最大功率跟踪目的，其次，根据国家目前规定的发电系统标准，设计符合标准的独立发电系统。 以先完全充电后继续放电的方法，设计独立风力发电系统的充放电控制器，达到蓄能设备的完全充放电控制，最后用Matlab软件进行模拟，分别在simulink环境下对独立发电系统进行建模，参数关键词：独立发电系统最大电力跟踪永磁同步风力发电机干扰观测法I控制systemofindependentpowerpermanentmagnetssynch

7、ronouswindgeneratorauthor :黄小龙supervisor : liuh pingpermicallectricelenternectioncollegeofshandongagriculturalluniversity，taian，Shandong 20110727abstract : permanentmagnetsynchronousgeneratorhastthecharacteristicsofhighefficiency highpowerfactorhasbecomeahotpotofrese ONG-traticalicationtraceintersof

8、enetricationsofenergyconservation和environmentaltprotection.thisparemanalymistionsourit stemof sgeneratorcontrolsimulation.first of all，theindependentpowergenerationsystemstructureanalysis，amathematicalmodelbuildingwindp Then， thedistriturbanceobservationmethodisappliedtoimplementthemaximpowertrackin

9、gcontrolofthewind (MPPT ) then acordristingtotheeinstityprovisionsofthestationporteportionsystemperforthestandardfo efirtullyconfullygrationandnentconnect 最终，MATLAB软件中的模拟， resectivelyinthesimulinnenternervicentofindependentpowergenerationsystemismodeled andnethentimplementationsystemarddifferentitit

10、keywords :独立powergenerationsystem； 最大功率跟踪； permanentmagnetsynchronousgenerator； 分散式观测。“离散度”1绪言1.1选题背景和意义改革开放以来，国内人口基数不断增长，随着经贸稳定发展和城市化的发展，能源需求日益扩大，能源供应的紧迫感逐渐出现，电力供应也无法满足用户的需要。 三种负载经常出现限制电的现象。 随着化石能源的可用储量枯竭。 因此，开发新技术解决现有问题迫在眉睫。 绿色能源的研究开发成为科学家面临的重大课题。 电力能源是能源种类整体使用方便、环保的能源之一，电力能源的开发备受瞩目，绿色新能源的发电技术备受瞩目

11、。风力能源作为微不足道、不足以使用的可再生能源，地球上有丰富的储量，运用前景非常广阔。 风力发电是一种技术发展近期成熟、具有大规模发展潜力的可再生能源技术，将来有可能成为世界上最重要的替代能源。 发展可再生能源是当前世界共同的趋势，欧盟国家开始制定2020年和2050年不同阶段的可再生能源发展目标，跟踪了日本、美国、新加坡等发达国家，以及巴西、印度、南非等发展中国家。 作为可再生能源技术中最成熟的风力发电，为了应对迄今为止传统能源关系严峻的环境和社会影响，风力发电是立即引人注目、切实可行的解决办法。现在新能源发电在世界发电市场上占一定比重，在不久的将来占主流。 但是，世界主要新能源开发国家目前

12、拥有的绿色能源发电技术还不成熟，需要进一步提高。 近年来，我们在全球积极地进行新能源发电研究，取得了良好的成果。 新能源发电主要包括太阳能、风能、生物质能、潮汐能等绿色能源1。 为了实现远程供电，提高远程能源利用率，在国内外广泛开展同时或脱网发电系统的研究开发。 其中，独立发电系统非常普及。全国部分村子还没有供电。 这些村主要分布在中西部偏远山区和东南部沿岸的孤岛。 不间断对这个地区的经济发展有一定的影响。 但是，在这些中西部偏远山地和东南部沿岸的孤岛上，风力、太阳能、潮汐能源等清洁能源很丰富。 这些大部分地区可以完全利用环保的可再生能源，解决这个地区的功耗问题。1.2本设计的主要方法和研究进

13、展本文以独立发电系统中永磁同步风力发电机、储能系统及整个独立发电系统的稳定运行为研究对象，以发电机主体、交流励磁变换器、储能系统的运行情况相结合，以理论分析和软件仿真的有效方法进行了深入研究。在设计中完成了独立系统风力发电机组和储能设备数学理论模型的建立实现了储能系统实际控制的独立系统输出电力符合预期要求。 实时控制了接近用户的变频器。1.3本设计的主要内容本文主要分析研究了传统独立发电系统的风力发电机组和储能电池的优缺点，建立一个利用MATLAB进行其建模仿真的永磁同步发电系统，并对系统进行调试。 然后进行了储能系统的分析研究，为了实现直流电压和无功功率的恒定采用了变流器VSC控制。 通过在不同的负载条件下不改变交流输出侧的电压