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博碩士論文 etd-0601113-152341 詳細資訊
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論文名稱
Title
三相無轉換器獨立型激磁同步風力發電系統
Three-phase Converter-less Excitation Synchronous Stand-alone Wind Power Generator System
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
83
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2013-06-10
繳交日期
Date of Submission
2013-07-01
關鍵字
Keywords
能量流管理方法、定電壓控制、風力發電、激磁式同步發電機
static voltage control, power flow management, excitation synchronous generator, wind turbine
統計
Statistics
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中文摘要
本論文提出創新風力發電系統架構,使用激磁式同步發電機將風能高效率的轉換為電能。在系統中加入穩速伺服馬達作為控制端,使發電機輸出電壓達到定頻之效果,利用激磁式同步發電機之電壓可控的特性,提出定電壓控制方法,控制激磁電流,使發電機能夠穩定提供後端負載能量。在此創新架構下,將風機、發電機、伺服馬達採用同軸配置,避免齒輪箱在運轉時造成的消耗,藉此提高系統效率及可控性。本論文另外提出能量流管理方法,將電池加進系統作為能量緩衝器,讓風能可以更有效的利用。
Abstract
In this thesis, a novel wind power generator framework is proposed. The novel structure has high efficiency conversion of wind energy to electrical energy by using excitation synchronous generator. Added a static speed motor into system , reaching the fixed-frequency of the generator output voltage. By using static voltage control loop, the excitation current adjusts the excitation field to achieve the goal of stable voltage. In this innovative architecture, the fan, the generator, the servo motor is coaxial configuration, to avoid gear caused by the consumption in operation, to enhance system efficiency and controllability. This thesis also demands energy flow management method, the battery is added to the system as an energy buffer, so that wind energy can be used more efficiently.
目次 Table of Contents
中文審定書………………………………………………………………i
英文審定書………………………………………………………………ii
誌謝………………………………………...……………………………iii
中文摘要………………………………………………………...………iv
英文摘要……………………………………………….………………...v
目錄…………………………………….………………………………..vi
圖次………………………….………………………………………..…ix
表次……………………………………………………………….…….xii
第一章 緒論 ........................................................................... 1
1-1 研究動機與背景 ................................................................ 1
1-2 研究方法 .......................................................................... 2
1-3 論文內容概述 ................................................................... 3
第二章 風力發電系統、架構簡介 .............................................. 4
2-1 前言 ................................................................................. 4
2-2 風力發電機機組介紹 .......................................................... 4
2-2-1 風力機組介紹 ................................................................. 4
2-2-2 發電機種類介紹 .............................................................. 7
2-3 風力發電系統介紹 ............................................................. 8
2-4 激磁式同步發電機 ............................................................. 10
第三章 系統架構原理與電路分析 .............................................. 12
3-1 前言 ................................................................................. 12
3-2 系統為同軸配置 ................................................................. 12
3-3 激磁式同步發電機數學模型 ................................................. 14
3-3-1 發電機定子方程式 ........................................................... 15
3-3-2 發電機轉子方程式 ........................................................... 15
3-4 控制端伺服馬達數學模型 .................................................... 16
3-5 降壓型轉換器 (BUCK CONVERTER) ................................... 20
3-6 定電壓控制策略 ................................................................. 21
3-7 能量流管理方法 ................................................................. 26
第四章 激磁式獨立型風力發電系統MATLAB 模擬 ....................... 28
4-1 風機端模擬架構 ................................................................. 28
4-2 控制端穩速馬達控制 ........................................................... 30
4-3 激磁式同步發電機模擬驗證 .................................................. 31
4-4 鉛酸電池模擬架構 ............................................................... 33
4-5 發電機定電壓控制架構 ......................................................... 33
4-6 能量流管理方法模擬結果 ...................................................... 35
4-6-1 風能以步階變動之系統響應 ................................................ 36
4-6-2 風能以弦波變動之系統響應 ................................................ 39
第五章 電路實現與實驗結果分析 ................................................. 42
5-1 實驗平台建置 ....................................................................... 42
5-2 數位信號處理器簡介 ............................................................. 46
5-3 風力發電系統電路 ................................................................ 48
5-3-1 定電壓控制電路 ................................................................. 49
5-3-2 電池充電電路 .................................................................... 51
5-4 實驗步驟 ............................................................................. 53
5-4 實驗結果 ............................................................................. 55
第六章 結論與未來展望 .............................................................. 67
6-1 結論 .................................................................................... 67
6-2 未來展望 ............................................................................. 68
參考文獻.................................................................................... 69
參考文獻 References
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