新型双风轮风力发电机组建模与控制策略研究

摘要

本文研究的双风轮风力发电机组由1台永磁同步机和1台三相异步机同轴连接而成，是一种新型的风力发电机组。该机组容量较小，设计成了无齿轮箱和变流器的直驱结构。双风轮结构的机组具有自由偏航功能，简化了偏航装置，还可以充分地利用风能。因此，受到国内外学者及专家的关注。
　　本论文以新型双风轮风力发电机组为研究对象，在分析了其结构和工作原理的基础上，利用坐标变换理论，推导出了新型双风轮风力发电机组在d-q轴系下的数学模型，并在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，验证了模型的正确性。针对新型双风轮风力发电机组，提出了一种新型的控制策略，可以实现变速恒频下的最大风能追踪，并对变桨距控制算法进行了探讨和研究。最后通过仿真，对三种控制算法进行了比较，结果表明：模糊+PID和模糊PID控制器比传统的PID控制器具有更好的动态特性和自适应能力。
　　在最后的章节，介绍了智慧风场的的概念，分析了新型双风轮风力发电机组的优势，并提出了其在智慧风场中的应用。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 风力发电国内外发展现状

1.3 当前主流风力发电技术

1.4 双风轮风力发电机组发展概况

1.5 选题意义及研究内容

第二章 新型双风轮风力发电机组数学建模及仿真

2.1 新型双风轮风力发电机组的工作原理

2.2 新型双风轮风力发电机组的d-q数学模型

2.3 新型双风轮风力发电机组仿真

2.4 本章小结

第三章 新型双风轮风力发电机组的最大风能追踪控制策略研究

3.1 风力机模型

3.2 传动系统模型

3.3 变桨距模型

3.4 PID控制器

3.5 最大风能追踪控制模型的建立

3.6 仿真验证

3.7 本章小结

第四章 模糊控制基本理论及控制器的设计

4.1 模糊控制器

4.2 模糊+PID控制器的设计

4.3 模糊PID控制器的设计

4.4 本章小结

第五章 新型双风轮风力发电机组在智慧风场中的应用

5.1 智慧风场概况

5.2 新型双风轮风力发电机组优势及应用

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文