無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與傳動(dòng)試驗(yàn)研究
本文關(guān)鍵詞:無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與傳動(dòng)試驗(yàn)研究
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【摘要】:風(fēng)能作為一種清潔可再生能源,越來(lái)越受到人們的關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前最普遍的風(fēng)能利用形式,近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電所占電網(wǎng)總發(fā)電量的比例已明顯增大,因此電網(wǎng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和并網(wǎng)等方面提出了較高的要求。在此背景下,本文基于功率匯流調(diào)速傳動(dòng)原理,圍繞一種采用電動(dòng)連續(xù)調(diào)速的無(wú)變頻器并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題,開(kāi)展了原理性研究與試驗(yàn)。本文首先對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)--功率匯流傳動(dòng)調(diào)速原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了討論。分析了2K-H型差動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與功率分配和轉(zhuǎn)向與功率流的關(guān)系。系統(tǒng)地研究了無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)學(xué)原理;分別構(gòu)建風(fēng)輪氣動(dòng)力特性模型、同步發(fā)電機(jī)模型和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型,共同構(gòu)成整個(gè)無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)一機(jī)電動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)學(xué)原理和動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果,在MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)下搭建該型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明在不同風(fēng)速條件下,帶有該傳動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠輸出頻率恒定,功率穩(wěn)定的電能,驗(yàn)證傳動(dòng)調(diào)速方案的可行性;趯(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理的研究,本文設(shè)計(jì)并制造傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái),介紹試驗(yàn)臺(tái)的主要組成部件。運(yùn)用三維造型軟件Solidworks并結(jié)合有限元分析軟件ANSYS/Workbench對(duì)核心CVT部件進(jìn)行模態(tài)分析,證明傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)的低頻穩(wěn)定性。為保證伺服電動(dòng)機(jī)精確轉(zhuǎn)速控制,設(shè)計(jì)伺服電動(dòng)機(jī)最優(yōu)控制器和進(jìn)行電動(dòng)機(jī)擾動(dòng)補(bǔ)償,運(yùn)用嶺回歸法估算調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)。運(yùn)用傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行物理仿真,變頻電動(dòng)機(jī)的階梯變化的輸入轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)速,與差動(dòng)輪系輸出軸相聯(lián)的永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速基本恒定,曲線整體趨勢(shì)可以驗(yàn)證傳動(dòng)調(diào)速方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】:無(wú)級(jí)調(diào)速 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)建模 嶺回歸分析 傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)
【學(xué)位授予單位】:華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TM315
【目錄】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 緒論10-19
- 1.1 課題研究背景與意義10-12
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
- 1.2.1 無(wú)變頻器并網(wǎng)型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-15
- 1.2.2 典型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀15-17
- 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容17-19
- 1.3.1 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容17
- 1.3.2 章節(jié)安排17-19
- 第2章 功率匯流調(diào)速傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)19-26
- 2.1 引言19
- 2.2 功率匯流技術(shù)方案19-20
- 2.3 2K-H型差動(dòng)輪系分析20-23
- 2.3.1 2K-H型差動(dòng)輪系運(yùn)動(dòng)學(xué)分析20-21
- 2.3.2 2K-H型差動(dòng)輪系轉(zhuǎn)矩與功率分配分析21-22
- 2.3.3 2K-H型差動(dòng)輪系功率流和轉(zhuǎn)向關(guān)系分析22-23
- 2.4 差動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化23-25
- 2.5 本章小結(jié)25-26
- 第3章 無(wú)級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)與分析26-44
- 3.1 引言26
- 3.2 基本原理與機(jī)構(gòu)學(xué)分析26-28
- 3.3 動(dòng)力學(xué)分析28-36
- 3.3.1 風(fēng)輪氣動(dòng)特性分析28-30
- 3.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析30-34
- 3.3.3 同步發(fā)電機(jī)模型34-36
- 3.4 MATLAB/SIMULINK仿真36-43
- 3.4.1 SIMULINK簡(jiǎn)介36
- 3.4.2 SIMULINK仿真模型36-41
- 3.4.3 仿真結(jié)果分析41-43
- 3.5 本章小結(jié)43-44
- 第4章 傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究44-60
- 4.1 引言44
- 4.2 試驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)44-46
- 4.3 連續(xù)變速傳動(dòng)部件(CVT部件)設(shè)計(jì)與分析46-49
- 4.3.1 連續(xù)變速傳動(dòng)部件(CVT部件)的設(shè)計(jì)46-47
- 4.3.2 CVT部件模態(tài)分析47-49
- 4.4 基于嶺回歸的調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與阻尼測(cè)量49-56
- 4.4.1 嶺回歸法基本原理49-50
- 4.4.2 測(cè)量方法簡(jiǎn)述50-51
- 4.4.3 測(cè)試試驗(yàn)與結(jié)果分析51-56
- 4.5 傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證56-59
- 4.6 本章小結(jié)59-60
- 第5章 結(jié)論與展望60-62
- 5.1 結(jié)論60-61
- 5.2 展望61-62
- 參考文獻(xiàn)62-66
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果66-67
- 致謝67
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,本文編號(hào):723612
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