臺灣博碩士論文加值系統

本論文針對雙饋式感應發電機，先推導兩相 模型，以兩相模型取代三相模型，接著改良成較精簡的數學模式，並配合渦輪機轉軸轉動方程式，得到雙饋式感應發電機系統之動態模式。風力發電系統各子系統之控制器設計，則使用定子磁通導向座標，以內模式控制(internal model control)原理設計控制器，引入主動式阻尼(active damping)消彌干擾的影響。原先五階之完整系統，為了簡化分析，若以定子磁通導向座標表示，且忽略定子磁通的微小變化，則系統可降為三階。最後根據渦輪機的功率係數與尖速比關係，可找出最佳尖速比，配合當時風速，再得到轉子最佳電轉速命令。為了瞭解系統性能，本論文以電腦模擬驗證控制策略之有效性。

致謝 i
中文摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1. 研究動機 1
1.2. 文獻回顧 1
1.3. 論文大綱 2
第二章 雙饋式感應發電機數學模式推導 4
2.1. 風力發電原理 4
2.2. 可變速雙饋式感應發電機(DFIG) 6
2.3. 雙饋式感應發電機數學模式推導 7
2.3.1. d-q模型 7
2.3.2. 座標軸轉換 8
2.3.3. 雙饋式感應發電機數學模式推導 14
2.3.4. 較精簡之雙饋式感應發電機數學模式推導[2] 17
第三章 風力發電系統最大功率點追蹤控制設計 23
3.1. 控制器設計 23
3.1.1. 內模式控制 (IMC)原理 23
3.1.2. 主動式阻尼(active damping)設計 24
3.2. 以定子磁通導向系統(stator-flux-oriented system)表示之數學式 25
3.3. 風力發電之閉迴路控制系統 26
3.3.1. 電流控制 26
3.3.2. 轉速控制 28
3.3.3. 力矩控制 29
3.3.4. 虛功率控制 30
3.4. 最大功率點追蹤方法 32
第四章 電腦模擬結果與討論 35
4.1. 雙饋式感應發電機系統參數選定 35
4.2. 雙饋式感應機系統電腦模擬結果與討論 36
4.2.1. 雙饋式感應發電機模式降階方法 36
4.2.2. 模擬時之風速的選擇 38
4.2.3. 定風速模擬結果與討論 38
4.2.3. 變風速模擬結果與討論 63
第五章 結論與建議 86
參考文獻 87

[1] 台灣電力公司, http://www.taipower.com.tw/
[2] A. Petersson, Analysis, Modeling and Control of Doubly-Fed Induction Generator for Wind Turbines, PhD Thesis, Department of Electric Power Engineering, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden, 2005.
[3] T. Thiringer and J. Luomi, “Comparison of Reduced-Order Dynamic Models of Induction Machines,” IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 16, No. 1, pp. 119-126 , 2001.
[4] A. Abbaszadeh, S. Lesan, and V. Mortezapour, “Transient Response of Doubly Fed Induction Generator Under Voltage Sag Using an Accurate Model,” in 8th EEEIC Proc. Int. Conf. on Environment and Electrical Engineering, Karpacz, pp. 307-312, 2009.
[5] E. Koutroulis and K. Kalaitzakis, “Design of a Maximum Power Tracking System for Wind-Energy-Conversion Applications,” IEEE Trans. on Industrial Electromics, Vol. 53, No. 2, pp. 486-494, 2006.
[6] M. G. Simoes, B. K. Bose and R. J. Spiegel, “Fuzzy Logic Based Intelligent Control of a Variable Speed Cage Machine Wind Generation System,” IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 12, No.1, pp. 389-395, 1995.
[7] V. Galdi, A. Piccolo, and P. Siano, “Designing an Adaptive Fuzzy Controller for Maximum Wind Energy Extraction,” IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 23, No. 2, pp. 559-569, 2008.
[8] B. Shen, B. Mwinyiwiwa, Y. Zhang, and B. T. Ooi, “Sensorless Maximum Power Point Tracking of Wind by DFIG Using Rotor Position Phase Lock Loop,” IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 24, No.4, pp. 942-951, 2009.
[9] J. G. Slootweg, S. W. H. de Haan, H. Polinder, and W. L. Kling, “General Model for Representing Variable Speed Wind Turbines in Power System Dynamics Simulations,” IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 18, No.1, pp. 144-151, 2003.
[10] 姚興佳,宋俊,風力發電機組原理與應用, 北京: 機械工業出版社,2009.6.
[11] R. Fadaeinedjad, M. Moallem, and G. Moschopoulos, “Simulation of a Wind Turbine with Doubly Fed Induction Gererator by FAST and Simulink,” IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 23, No. 2, pp. 690-700, 2008.