Implementation of variable speed wind power generation system using capacitor-less AC-AC converter and switched reluctance generator

利用无电容AC-AC变换器和开关磁阻发电机实现变速风力发电系统

基本信息

批准号：
20K04455
负责人：
大山和宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、スイッチトリラクタンス発電機（SRG）とキャパシタレスAC-AC変換器を用いる可変速風力発電システム（VSWPGS）を、実機試験に近い形式にて理論検証を実施するために、風車タービン（WT），WTを含む機械系、SRG、キャパシタレスAC-AC変換器、そしてディジタルコントローラなどの数学モデルを構築し、Matlab/Simulinkに基づくHILS（Hardware-In-the-Loop Simulation）により、風速を変化させた場合のシステム全体のリアルタイムシミュレーションを実施することを目的としている。またリアルタイムシミュレーションを実施しながら、システム構成方法を検証し、システムを構成する要素らの各パラメータを最適化していくことを目的としている。研究計画に基づき、SRGとキャパシタレスAC-AC変換器を用いるVSWPGS（提案方式）を構成している各要素に対して、HILSに実装可能な形式となるようにMATLAB/Simulinkによるモデリングを行った。翼素運動量理論に基づくWTの挙動、WT・SRG・増速機の相互干渉を含む機械系、パワーデバイスの素子モデルまで考慮したキャパシタレスAC-AC変換器、そしてディジタル制御システムのモデルを検証した。HILSによるリアルタイムシミュレーションを効率よく実施できる実験システムの構築した。実装ソフトウェアのコーディングを行うコンピュータ、ディジタル電力計、ディジタルオシロスコープ、コントローラとしてのディジタルシグナルプロセッサ（DSP）制御システムを統合した実験システムの基本動作を検証した。風車タービンとスイッチトリラクタンス発電機のマッチングを図る設計アルゴリズムを検討した。

该研究项目旨在以类似于实际测试（WT）机械系统的形式，对使用开关磁阻发电机（SRG）和无电容器AC-AC转换器的变速风力发电系统（VSWPGS）进行理论验证。包括WT、SRG、无电容AC-AC转换器和数字控制器。目的是在风速变化时对整个系统进行实时模拟。目的是在进行实时仿真的同时验证系统配置方法并优化构成系统的各个元件的参数。根据研究计划，我们使用 MATLAB/Simulink 对使用 SRG 和无电容器 AC-AC 转换器构成 VSWPGS（建议方法）的每个元件进行了建模，以便可以在 HILS 中实现。我们验证了基于叶片元件动量理论的WT的行为，包括WT、SRG和增速器相互干扰的机械系统，考虑功率器件元件模型的无电容器AC-AC转换器，以及数字控制系统的模型。我们构建了一个实验系统，可以使用 HILS 高效地执行实时模拟。我们验证了实验系统的基本操作，该系统集成了用于编码实现软件的计算机、数字瓦特计、数字示波器和作为控制器的数字信号处理器（DSP）控制系统。研究了匹配风力涡轮机和开关磁阻发电机的设计算法。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

MPPT Control of Variable Speed Wind Power Generation System Using Switched Reluctance Generator, and Capacitor-less AC-AC converter

使用开关磁阻发电机和无电容AC-AC变换器的变速风力发电系统的MPPT控制

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
Proceedings of The 23rd International Conference on Electrical Machines and System
影响因子：
0
作者：
Ji Guyuan;Ohyama Kazuhiro
通讯作者：
Ohyama Kazuhiro

キャパシタレスAC-AC変換器によるSRM可変速制御システム

使用无电容AC-AC转换器的SRM变速控制系统