鼠笼异步风力发电机的控制技术研究开题报告
风力发电机组建模与控制的开题报告

风力发电机组建模与控制的开题报告
1.研究背景及意义
随着环境保护意识的提高,可再生能源得到广泛发展。
其中,风力发电作为一种清洁能源备受关注。
目前,风力发电机组已经广泛应用于电力系统中。
然而,如何提
高风力发电机组的运行效率和稳定性仍然是一个重要的研究方向。
因此,研究风力发
电机组的建模与控制对提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。
2.研究内容和研究方法
本文拟研究风力发电机组的建模与控制。
具体研究内容主要包括以下几个方面:(1)风力发电的基本原理和工作模式的研究;
(2)风力发电机组的建模,包括机械部分和电气部分;
(3)风力发电机组的控制方法,包括MPPT控制和转速控制;
(4)仿真验证,对所建立的模型进行仿真验证,检验控制算法的有效性。
在研究方法方面,将采用:
(1)文献资料法,对相关文献进行收集和综述;
(2)理论分析法,对风力发电机组进行建模。
(3)数值模拟法,采用Matlab等软件进行模拟和验证。
3.预期成果及应用价值
通过本研究,可建立起风力发电机组的动态模型,提出风力发电机组的控制方法,通过仿真验证算法的有效性,并对风力发电机组的效率和稳定性做出评价。
这将为风
力发电机组的设计和应用提供依据,具有重要的应用价值。
三相鼠笼式异步电动机变频调速系统研究

1、AC-DC整流部分:整流电路采用的是三相桥式不可控整流电路,从交-直-交变换中看,交-直变换可以看成是一个独立的环节,用一个阻感负载模拟直-交变换中所要消耗的功率。在负载两端并联一个大电容,该电路中,当某一对二极管打通时,输出直流电压等于交流测线电压中最大的一个,该线电压既向电容充电,又向负载供电,当没有二极管导通时,由电容向负载放电,输出电压减小。在上述原理中,也可以说是利用大电容电压不可突变而基本上维持直-交部分中直流电压不变的原理,给逆变器输出可变压变频的交流电压提供直流电源。
近年来随着电力电子技术、数学以及计算机的发展和现代控制理论的应用,促使交流调速技术得到了很快的发展。1971年,德国西门子公司的Blaschke提出了交流电动机矢量控制理论,且该控制技术在德国DE250型交流传动内燃机上得到应用。1985年,德国鲁尔大学Depenbrock教授提出了直接转矩控制理论,由于它直接控制定子磁链空间和电磁转矩,故使得控制系统得以简化,并且提高了快速响应能力。矢量控制和直接转矩控制逐步使得异步电动机具备了较宽的调速范围、较高的稳速范围、较好的稳速精度、较快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美,甚至超过直流电力拖动。可以预料,最终交流调速系统在工程中将取代直流调速系统。
大学毕业设计(论文)开题报告
课题名称
三相鼠笼式异步电机变频调速系统研究
课题来源
电力电子研究室
课题类型
工程设计真实课题
导 师
学生姓名
学 号
专 业ห้องสมุดไป่ตู้
电力牵引及传动控制
课题研究简介
对于可调速的电力拖动系统,工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。20世纪上半叶,鉴于直流电动机具有优越的调速性能,高性能可调速系统都采用直流电动机,因此直流电动机的控制获得巨大的发展,但是随着调速要求的不断提高,由于直流电动机的换向器等原因越来越不满足当今调速的要求。又基于三相异步电动机,特别是鼠笼型三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠,因此在工农业应用中已经非常普遍。
基于鼠笼异步发电机风力发电控制系统的研究

关键词 : 力发 电 :鼠笼异 步发 电机 ;变 流器 风
中 图分 类 号 :M 1 T 64 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 — 0 X(0 10 — 1— 2 10 10 2 1) 6 0 8 0
Re e r h o h n r lS r tg fCa e I d cin Ge e a o o v n r i e s a c n t eCo to t a e y o g n u t n r t rf r、 i d Tu b n o
( 海 交 通 大 学 , 电 研 究 中 心 ,上 海 上 风 2 2 ) 0  ̄
摘要 : 述 了基 于 鼠笼 电机 的风 力发 电系 统 , 描 介绍 了该系 统 的控 制策 略和方 法 。通 过机侧 变流 器控制 电机 转速
以 完 成 各 阶 段 风 力 发 电 的 电 机 控 制 , 过 网 侧 变 流 器 保 持 直 流 母 线 电 压 稳 定 并 调 节 无 功 输 出 。研 究 得 出 了 基 通 于 鼠笼 电机 风 力 发 电 系 统 的 控 制 策 略 , 通 过 仿 真 和 实 验 验 证 其 可 行 性 , 果 表 明 该 控 制 策 略 可 使 系 统 正 常 并 结 运 行 , 证 了基 于 鼠笼 电机 的 风 力 发 电 系 统 可 为 电 网 稳 定 供 电 w rotu fte ss m cn b dut . ecnrlsae fti ss m i po oe t l n h ec v o e up to h yt a e ajs dT o t t tg o hs yt s rp sd, a i e eh o r y e
整流型鼠笼异步风力发电机的电压控制

ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J Tsinghua Univ (Sci &Tech ),2008年第48卷第4期2008,Vol .48,No .44 404652468整流型鼠笼异步风力发电机的电压控制周苗生1, 孙旭东1, 柴建云1, 翟庆志2(1.清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京100084;2.中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083)收稿日期:2007203221基金项目:国家“十一五”科技支撑项目(2006BAJ 04B 03)台达电力电子科教发展计划基金项目作者简介:周苗生(1984—),男(汉),江苏,硕士研究生。
通讯联系人:孙旭东,副教授,E 2mail :sunxd @mail .tsinghua .edu .cn摘 要:变速恒频运行的鼠笼异步风力发电机系统多采用全功率双脉宽调制交直交变换。
为了减小变流器容量,提出一种整流型系统结构及其电压控制策略。
用与发电机并联的变流器和电容器补偿发电机励磁电流,调节发电机电压;发电机接不控整流桥和逆变器为交流负载供电。
分析了发电机建压电容的选取,对系统电压控制方法进行了仿真和实验研究。
当转速和负载在一定范围变化时,整流电压都能保持基本恒定,且变流器的补偿电流较小,证明了该系统结构的可行性和控制方法的有效性。
关键词:风力发电;鼠笼异步发电机;变流器;电压控制中图分类号:TM 91;TM 46文献标识码:A文章编号:100020054(2008)0420465204Voltage con trol of a rectif ica tion -type cage i nduction genera tor for w i nd powergenera tionZHOU M ia oshe ng 1,SUN Xudong 1,CH A I J ia nyun 1,ZHA IQ ingzhi 2(1.State Key Laboratory of Con trol and Si m ulation of Power System s and Generation Equip men ts ,D epart men t of Electr ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na ;2.College of I nformation and Electr ical Eng i neer i ng ,Chi na Agr icultural Un iversity ,Be ij i ng 100083,Chi na )Abstract :D ual pulse w idth modulati on A C 2DC 2A C converters are w idely used in variable 2speed constant 2frequency (V SCF )w ind pow er generati on system s w ith cage inducti on generato rs (IGs ).A rectificati on 2type V SCF IG system topo logy and its vo ltage contro l strategy w ere developed to reduce the converter capacity .Apulsew idth modulati on converter in parallel w ith the IG th rough inducto rs and build 2up capacito rs are installed to regulate the IG vo ltage by compensating its excitati on current,a nd a di ode rectifier connected w ith the IG and an inverter are used to feed the A C loads .Thep rinci p les fo r determ ining the capacito r size are p resented,w ith the vo ltage contro l m ethod illustrated by si m ulati ons and experi m ents .T he vo ltage is regulated to be constant w ith a low compensating current w hen the speed and load vary over a specified range,w hich show s that the system is p ractical and effective .Key words :w ind pow er generati on;cage inducti on generato r;converter;v o ltage contro l近年来,风力发电受到世界各国的高度重视。
鼠笼异步式风机的新型控制方法研究

第51卷第18期电力系统保护与控制Vol.51 No.18 2023年9月16日Power System Protection and Control Sept. 16, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230301鼠笼异步式风机的新型控制方法研究吴 璇1,赵文彬1,朱 瑞 2(1.上海电力大学电气工程学院,上海 200090;2.上海电力大学数理学院,上海 200090)摘要:针对目前鼠笼式异步风力发电机控制系统的缺点,提出了一种用于鼠笼式异步风力发电机组的新型控制方法,目的在于实现鼠笼式风机发电效率的最大化和系统成本的最小化。
该控制方法的拓扑由电压源变流器(voltage source converter, VSC)、功率因数转换器(power factor correction converter, PFCC)和电容器组成,通过VSC为鼠笼式发电机提供励磁以实现最大功率跟踪控制,同时通过并联PFCC将发电机输出的全部有功功率传输至直流侧,使得VSC仅为发电机提供无功功率。
并通过并联电容器补偿发电机所需无功功率以减小系统所需VSC的容量,从而最大程度地降低系统成本。
同时,以提高机组效率为目的,通过分析确定了该机组的转差率和最佳电容器容量。
在理论分析的基础上,基于Matlab软件对设计的控制系统进行仿真验证,仿真结果证明了该方法的可行性和控制方法的有效性。
关键词:风力发电;鼠笼式发电机;电压源变流器;功率因数转换器;最大功率跟踪控制A novel control method of a squirrel cage asynchronous generator for a wind turbineWU Xuan1, ZHAO Wenbin1, ZHU Rui2(1. College of Electric Power Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;2. College of Mathematics and Science, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)Abstract: To address the shortcomings of the control system of conventional squirrel-cage asynchronous wind turbines, this paper proposes a new control method to achieve the research objectives of maximizing their power generation efficiency and minimizing the system cost. The topology of this control method consists of a voltage source converter (VSC), a power factor correction converter (PFCC) and capacitors. It functions by providing excitation for the squirrel-cage generator through the VSC to achieve maximum power point tracking (MPPT) control, and transferring all the active power output from the generator to the DC bus through the PFCC in parallel, so that the VSC only provides reactive power to the generator. The reactive power required by the generator is compensated by capacitors in parallel to reduce the VSC capacity required by the system, thus minimizing the system cost. To improve the efficiency of the system, it is analyzed to settle the slip rate and the optimal capacitor capacity of the system. Based on the theoretical analysis, a simulation verification of the designed control system has been performed based on Matlab software, and the simulation results have proved the feasibility of the design and the effectiveness of the control method.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 12172210).Key words: wind power generation; squirrel cage generator; VSC; PFCC; MPPT control0 引言随着“双碳”目标的提出,中国电力结构的清洁转型迫在眉睫[1-2]。
基于SVPWM的鼠笼异步风力发电机直接转矩控制研究与实验

基于SVPWM的鼠笼异步风力发电机直接转矩控制研究与实验张文元;张力【摘要】相比于永磁同步风力发电机,鼠笼异步发电机具有结构简单牢固、体积小、维护及运行成本低、无永磁体退磁的隐患等特点,在数千千瓦功率等级的风力发电运用中,使用鼠笼异步发电机是一个值得考虑的方案.本文针对全变速鼠笼异步风力发电系统,提出一种基于SVPWM的鼠笼异步风力发电机直接转矩控制策略,相比于传统转子磁场定向控制不需要电流内环控制,直接对发电机的电磁转矩和定子磁链直接控制,加快了转矩和磁链控制的响应速度.最后,通过实验验证了所提控制策略的正确性与有效性.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2018(056)003【总页数】5页(P68-72)【关键词】风力发电;鼠笼异步发电机;直接转矩控制;SVPWM【作者】张文元;张力【作者单位】广西大学,电气工程学院,广西南宁 530004;广西大学,电气工程学院,广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TM341 引言随着传统化石燃料的耗尽和环境污染问题日益突出,人们将目光投向可再生的新能源发电机技术。
在众多的可再生能源发电技术中,风力发电因其技术成熟、成本较低和大规模开发利用的优势成为新能源发展最快、最具有竞争力的发电技术[1]。
风力发电系统的结构也经历了三个时期的改变,在早期使用最多的是定速型鼠笼异步发电机系统,其定子绕组直接和电网连接对电网干扰较大且发电效率较低;目前,市场安装最多风力发电机为变速的双馈异步发电机,其调速范围有限且定子绕组和电网直接相连不利于低电压穿越控制;为了改进以上两种风力发电系统的不足,新一代全变速风力发电系统产生,有效提高了风力发电系统的效率和低电压穿越性能[2]。
在全变速风力发电系统中,主要使用永磁同步发电机和鼠笼异步发电机,相比于永磁同步风力发电机,鼠笼异步发电机具有结构简单牢固、体积小、维护及运行成本低、无永磁体退磁的隐患等特点,在数千千瓦功率等级的风力发电运用中,使用鼠笼异步发电机是一个值得考虑的方案[2-4]。
风力发电开题报告

风力发电开题报告风力发电开题报告一、引言随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重,可再生能源逐渐成为解决能源危机和环境问题的重要途径之一。
风力发电作为可再生能源的重要组成部分,具有清洁、可持续和广泛分布等特点,受到了广泛的关注和应用。
本开题报告旨在研究风力发电技术的现状、发展趋势以及相关问题,并提出相应的研究目标和方法。
二、风力发电技术的现状目前,全球范围内风力发电已经成为最为成熟和广泛应用的可再生能源技术之一。
各国纷纷投资建设风力发电场,以满足日益增长的电力需求。
根据国际能源署的数据,截至2020年底,全球风力发电装机容量已经超过700吉瓦,占全球总装机容量的5%以上。
其中,中国、美国和德国是风力发电装机容量最大的三个国家。
三、风力发电技术的发展趋势随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,风力发电技术在未来的发展中仍具有广阔的前景。
首先,风力发电机组的装机容量将不断提高,从目前的几兆瓦级别逐渐发展到数十兆瓦甚至更高。
其次,风力发电场的建设将更加注重环境保护和生态平衡,采用更加先进的风机设计和布局方式,减少对鸟类和其他生物的影响。
此外,风力发电技术还将与其他可再生能源技术相结合,形成混合能源系统,提高能源利用效率。
四、风力发电技术面临的问题尽管风力发电技术取得了长足的进步,但仍然存在一些问题需要解决。
首先,风力资源的分布不均衡,导致风力发电场的选址面临一定的限制。
其次,风力发电机组的噪音和对鸟类的影响仍然是亟待解决的问题。
此外,风力发电技术的可靠性和稳定性也需要进一步提高,以确保电网的安全运行。
五、研究目标和方法本研究的目标是通过对风力发电技术的深入研究和分析,探讨如何优化风力发电场的选址、降低噪音和生态影响,并提高风力发电系统的可靠性和稳定性。
为了实现这一目标,我们将采用以下研究方法:首先,收集和分析大量的风力发电数据和相关文献,了解风力资源的分布规律和风力发电技术的最新进展。
其次,开展实地调研,考察不同风力发电场的选址、设计和运行情况。
实验十二 三相鼠笼式异步电动机使用与控制jcl

实验十二三相鼠笼式异步电动机使用与控制一、实验目的1. 熟悉三相鼠笼式异步电动机的结构和额定值。
学习检验异步电动机绝缘情况及电动机定子绕组首、末端的判别方法。
2. 掌握三相鼠笼式异步电动机的起动和反转方法。
3. 通过对三相鼠笼式异步电动机点动控制、自锁控制、正反转控制线路的安装接线,掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。
4. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。
二、原理说明1. 三相鼠笼式异步电动机的结构异步电动机是基于电磁原理把交流电能转换为机械能的一种旋转电机。
三相鼠笼式异步电动机的基本结构有定子和转子两大部分。
定子主要由定子铁心、三相对称定子绕组和机座等组成,是电动机的静止部分。
三相定子绕组一般有六根引出线,出线端装在机座外面的接线盒内,如图12-1所示,根据三相电源电压的不同,三相定子绕组可以接成星形(Y)或三角形(△),然后与三相交流电源相连。
转子主要由转子铁心、转轴、鼠笼式转子绕组、风扇等组成,是电动机的旋转部分。
小容量鼠笼式异步电动机的转子绕组大都采用铝浇铸而成,冷却方式一般都采用风冷式。
图 12-1 三相定子绕组(△)接2. 三相鼠笼式异步电动机的铭牌三相鼠笼式异步电动机的额定值标记在电动机的铭牌上,如下表所示为本实验装置三相鼠笼式异步电动机铭牌。
(1) 功率额定运行情况下,电动机轴上输出的机械功率。
(2) 电压额定运行情况下,定子三相绕组应加的电源线电压值。
(3) 接法定子三相绕组接法,当额定电压为380V时,△接法。
(4) 电流额定运行情况下,当电动机输出额定功率时,定子电路的线电流值。
3. 三相鼠笼式异步电动机的反转异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组时的相序,故只要改变三相电源与定子绕组连接的相序即可使电动机改变旋转方向。
4. 三相鼠笼式异步电动机的继电接触控制在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。
要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态,这就是自锁,通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现,以达到电动机的长期运行,这一动合触头称为“自锁触头”。
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电,规模远不及欧美等国,尚处于探索时期。因此,风力发电在中国能源发展中的地位
及发展的前景预测研究这一课题有重大的战略意义和社会意义。它将向人们展示中国风
力发电的美好前景,目前中国风电发展面临两个突出的问题,一是风电发展规模迅速扩
大,形成巨大的市场空间;二是国产机组缺乏竞争力,进口机组以压倒的优势占领了中
正是在这些常规能源告急和生态环境恶化的双重压力下,开始蓬勃发展的。大力发展风
电事业,不但可以解决能源危机问题,而且对全球生态环境的改善也大有裨益。
研究现状:在风电发展中最有影响、发展较快的国家有德国、美国、丹麦、印度、荷
兰、英国等。值得一提的是,全球 83%以上的风电装机容量分布在五个国家: 德国、美
电机的控制.最后运用了仿真软件 PSCAD/EMTDC 进行了仿真,验证了模型的合理性。
三、主要参考文献 [1] 陈伯时.电力拖动控制系统-运动控制系统.北京.机械工业出版社.2003 [2] 吴忠智.吴加林.变频器应用手册(第二版).北京.机械工业出版社.2007 [3] 黄立培.电动机控验证了该模型的合理性和有效性制.北京。清华大学出版社.2003 [4] 张崇巍.李汉强.运动控制系统.武汉.武汉理工大学出版社.2002 [5] 陈国奎.PWM变频调速技术.北京.北京机械出版社.1998 [6] 王兆安.黄俊.电力电子技术(第4版).北京.机械工业出版社.2001 [7] 马志远.电力拖动控制系统.北京.科学出版社.2004 [8] 王树.变频调速系统设计与应用.北京.机械工业出版社.2005.4 [9] 欧阳明三.DSP原理与技术.合肥.合肥工业大学出版社.2009.8 [10] 闫永勤. 变速恒频风力发电系统试验平台的研制[学位论文].北京.北京交通大 学.2007 [11] 何丽平. 定桨距异步风力发电机运行特性分析与电压控制研究[学位论文].吉林. 东北电力大学.2007 [12] 唐勇勤. 基于DSP无速度传感器矢量控制系统的设计研究[学位论文].湖南.湖南大 学.2004 [13]胡顺全. 双PWM变频器的研究和应用设计开发[学位论文].山东.山东大学.2005 [14]李文静. 异步电机无速度传感器矢量控制系的研究[学位论文].太原.太原理工大 学.2006 [15]史林军.变速恒频风力发电系统的建模和特性研究[学位论文].南京.河海大 学.2003 [16]倪林. 变速恒频风力发电系统控制方案分析.合肥.合肥工业大学.2007 [17]朱俊生.中国新能源和可再生能源发展状况.可再生能源,2O03 [18]蒋晓春, 陈洛忠. 高压IGBT集成驱动模块2SD315AI - 33 的应用研究.北京,北京 交通大学.2O03 [19]A.Tapia, G.Tapia. Modeling and Control of Wind Turbine Driven doubly fed Induction Generator .IEEE Trans on Energy conversion,2003 [20]S.Muller, M.Decicke,R,W.De Doncker.Doubly fed Induction Genertor System for Wind Turbin.IEEE Industry Applications Magazine,2002 [21]Yu Y N. Electric Power Dynamics[M]. New York: Academic Press, 1983 [22]李欣然,贺仁睦.面向综合的电力系统负荷特性建模.中国电机工程学报,1999 [23]申洪.变速恒频风电机组并网运行模型及其应用. [学位论文].北京:中国电力科学 研究院,2003
国风电装机的主要份额。因此,大型风电机组的国产化是推动我国风电持续发展的根本
途径,
研究内容:本论文研究是鼠笼异步风力发电机的控制。首先建立了发电机的数学模型,
在此基础上分析了其运特性,导出了异步风力发电机有功功率 P 与无功功率 Q 之间的关
系,以及定子电压、电流,转子电压、电流与磁链的关系。为转子磁链定向的矢量控制
四、进度安排
(2010 年 3 月 1 日至 3 月 20 日:选择课题,并着手于相关数据及文献的收集,完成开题报告,确 定论文题目。 2010 年 3 月 21 至 4 月 30 日:查阅相关文献及数据,构思文章基本框架、观点及研究思路,并最终 确定初稿。 2010 年 5 月 1 日至 5 月 25 日:对文章进行修改,并在指导老师的指导下修改文中的缺陷及格式。 2010 年 5 月 26 日至 5 月 30 日:根据指导老师的意见最终定稿,准备答辩。)
国、丹麦、印度和西班牙。由于能源的需求问题和环境要求问题,风能作为一种绿色能
源在各国蓬勃发展。风力发电技术的发展体现在并网型风力发电机组的大型化和其控制
技术的提高上。2 0 世纪 90 年代后,500 到 700KW 的机组己成为风电场的主导机型,目
前国外己在研制出了 1-4 MW 的巨型风力发电机组。中国从八十年代才开始发展风力发
五、指导教师意见
六、所在系意见
指导教师签名:
日期: 年 月 日
负责人签名(签章):
和网侧 PWM 整流提供了理论基础。其次画出了控制鼠笼式异步风力发电机的总体机构图.
以及对其中的参数计算、选型进行了讨论分析。最后用 PSCAD/EMTDC 软件进行了仿真。
拟采用的研究思路与方法:本课题研究依据现代控制理论为基础,采用先进成熟的矢量
控制思想对复杂环境下的风力发电机进行控制。运用转子磁链的定向控制技术来进行发
鼠笼பைடு நூலகம்步风力发电机的控制技术研究开题报告
姓名
专业班级 自动化 06-5 指导教师
教授
一、课题的名称、来源 1.课题名称
鼠笼异步风力发电机的控制技术研究
2.课题来源
√生产
√科研
√ 教学
√ 其他
二、研究意义:随着√石油、天然气√、煤炭、等传√ 统化石燃料√的枯竭和及其燃烧造成的环
境污染,作为可再生√绿色能源的风能的开发和利用具有十分重要的意义。风力发电事业