变速恒频风力发电最大风能跟踪研究

摘要

常规能源的紧缺和对环境造成的影响，促使很多国家开始关注可再生新能源。风能比潮汐、地热等新能源容易开发、性价比高，得到了更大的发展，其目前最受关注的利用形式是风力发电。风力机是风能转换的首要部件，在不同的转速下捕获风能的能力也有差异，最大风能跟踪研究就是为了在外界条件一定的情况下，使风力机工作于最佳转速值，提高风力发电的效益。
　　论文总结了风电技术的相关现状，先介绍了风速、风力机和双馈电机的理论知识；接着分析了不同风速下，机组的运行状态和功率的流动关系；建立了abc坐标到dq旋转坐标的电机数学模型，介绍了双馈电机基于定子磁链定向的矢量控制策略的研究。然后分析了在额定风速下进行最大风能跟踪的原理和现阶段主要研究方法的优缺点。由于风电系统的非线性、多变量的特点，为了保证输出功率的稳定性和提高利用风能的效率，本文采用了模糊控制策略来实现最大风能跟踪，并介绍了模糊控制器的工作原理和设计方法，建立了风电系统中发电机的最优转速跟踪模糊控制器和转子侧转速环的模糊控制器。
　　本文在matlab/simulink环境下，基于数学模型的分析建立了风速、风力机、双馈电机和模糊控制器在内的仿真模型；针对风能的随机性和不稳定性，在模拟的不同风速下，进行了最大风能跟踪研究的仿真比较分析，验证该模糊控制方案在实现最大风能跟踪的研究工作中的正确性和有效性。