基于微電網(wǎng)的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電物理模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源和環(huán)境危機(jī)的加重，新能源發(fā)電尤其是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)憑借其風(fēng)能利用效率高和變流器容量小的優(yōu)勢(shì)，在很多場(chǎng)合得到了應(yīng)用。由于實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究費(fèi)時(shí)費(fèi)力、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴，因此有必要在實(shí)驗(yàn)室條件下建立變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電物理模擬系統(tǒng)。
　　 本文通過對(duì)風(fēng)力機(jī)和雙饋發(fā)電機(jī)的工作原理及特性的分析，利用異步電動(dòng)機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)的在各種風(fēng)速情況下輸出特性；制定雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)空載并聯(lián)微電網(wǎng)的控制策略，實(shí)

2、現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)柔性并網(wǎng)控制；建立基于PLC的雙饋風(fēng)力發(fā)電物理模擬系統(tǒng)，為進(jìn)一步研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和微電網(wǎng)技術(shù)提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)復(fù)雜的過程，要模擬風(fēng)力機(jī)的輸出特性，應(yīng)首先建立風(fēng)速模型，用四種風(fēng)速分量來模擬風(fēng)速的隨機(jī)變化情況，在MATLAB/Simulink中對(duì)各風(fēng)速分量的幾種組合情況進(jìn)行仿真分析，得到不同情況下的風(fēng)速曲線。并將自然風(fēng)模擬風(fēng)速曲線與實(shí)際風(fēng)速曲線比較，證明該風(fēng)速模型的合理性。根據(jù)風(fēng)速模型、風(fēng)能

3、計(jì)算原理和貝茲理論，得到關(guān)于風(fēng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，即為風(fēng)力機(jī)的輸出特性曲線。通過分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)速變化時(shí)的實(shí)際工作過程，明確風(fēng)力機(jī)模擬的原理，對(duì)比風(fēng)力機(jī)的兩種模擬方法后，選擇對(duì)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制來模擬風(fēng)力機(jī)的輸出特性。
　　 雙饋電機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本文通過分析雙饋異步電機(jī)的工作原理和特點(diǎn)，建立雙饋異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型，通過一系列的坐標(biāo)變換，得到雙饋同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的

4、數(shù)學(xué)模型。在雙饋異步電機(jī)的同步旋轉(zhuǎn)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)雙饋電機(jī)定子電壓定向原理，制定關(guān)于雙饋異步發(fā)電機(jī)空載并聯(lián)微電網(wǎng)的控制策略，以實(shí)現(xiàn)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的柔性并網(wǎng)。并在MATLAB/Simulink中對(duì)雙饋異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和空載并網(wǎng)控制策略進(jìn)行仿真分析，通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，得到了比較理想的結(jié)果。
　　 本課題設(shè)計(jì)了基于S7-300系列可編程控制器(PLC)和西門子人機(jī)界面的風(fēng)力發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)