模糊控制在风力发电系统最大功率追踪中的应用

摘要

近年来，由于能源的紧缺以及对环境保护的考虑，对清洁可再生能源的开发利用成为人们关注的重点，风能也成为了人们研究的热门对象。其中小型风力发电系统因其独特的优势发挥的作用不能忽视，但在它的控制中还存在一些问题值得继续研究或优化。本文以800W小型系统为研究对象，重点针对系统最大功率追踪问题进行研究。
　　 本研究主要研究内容包括：首先，介绍了该小型风电系统在现实生活中的应用及对其研究的背景意义，此外还简单讲述了当前国际国内的发展情况。其次，对研究对象的工作原理及系统内各部件的功能进行简单介绍;根据风速、风机的运行原理建立了仿真模型;对发电机类型进行对比分析并选定直驱式永磁同步电机作为该系统电机，还根据发电机运行原理及坐标变换得出了其在三相静止坐标及两相同步旋转坐标系下的数学模型。然后，本文介绍了几种以往常用的最大功率追踪方法，并简要阐述了Boost电路的工作原理。通过推导出了最大功率与占空比的关系，本文选择模糊控制方法，对占空比进行控制以达到最大功率追踪的目的;根据系统特点设计出了相应的模糊控制器，利用MATLAB/Simulink仿真平台对整个风电系统进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。最后，本文还对逆变电路的工作原理、单极性SPWM控制方法进行了介绍，还对滤波电路进行了设计，并对滤波电路前后的仿真结果进行了对比分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景和意义

1．2 国外现状

1．3 国内现状

1．4 小型风力发电系统的应用

1．5 本文主要研究内容

第2章 风力发电系统各块模型及仿真

2．1 风力发电机系统的组成

2．2 风速的基本模型

2．3 风力机简介

2．3．1 风力机的组成

2．3．2 风力机的建模

2．4 发电机

2．4．1 发电机简介

2．4．2 数学模型

2．5 风速和风力机的Simulink仿真

2．5．1 风速的仿真

2．5．2 风力机的仿真模型

2．6 本章小结

第3章 最大功率追踪方法

3．1 爬山搜捕法

3．2 三点权位法

3．3 风速计法

3．4 电功率信号反馈法

3．5 升压斩波电路概述

3．5．1 Boost升压变换蚕的工作原理

3．5．2 Boost的建模与仿真

3．6 最大功率与占空比问的关系

3．7 本文采用的方法

3．8 本章小节

第4章 模糊控制器的设计

4．1 模糊控镧器概述

4．1．1 模糊控制的基本原理

4．1．2 模期控制器的组成

4．1．3 模糊控制器的设计

4．2 系统仿真及结果分析

4．3 本章小结

第5章 逆变器的设计

5．1 逆变器的基本工作原理

5．2 单极性SPWM控制

5．3 逆变器开关器件的选取

5．4 滤波电路的设计

5．4．1 滤波器的参数计算

5．4．2 滤波结果分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果