本文關鍵詞：2MW風力發(fā)電變槳驅動控制策略研究

  更多相關文章： 風力發(fā)電 感應電動機 風機變槳控制 弱磁控制 轉差頻率校正

【摘要】：近年來,由于日益嚴峻的環(huán)境問題,以風電和光伏產業(yè)為代表的新能源產業(yè)迅速崛起。尤其是風力發(fā)電產業(yè),大型變流器技術的進步以及風力發(fā)電成本的降低,風力發(fā)電將迎來大規(guī)模開發(fā)的階段,而風機變槳技術作為風力發(fā)電的關鍵技術之一,能夠提高風力發(fā)電機組的運行效率和運行安全性,將成為研究的熱點。本文主要對風機變槳驅動系統(tǒng)進行以下方面的研究:首先,對帶有變槳驅動系統(tǒng)的風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)進行分析,建立其輸入輸出數學模型,分析槳距角變化對風力機運行狀態(tài)的影響。而后建立變槳風力發(fā)電機組的仿真模型,對其在不同風力條件下的運行狀態(tài)進行仿真,研究其功率、槳距角、轉矩的輸出特性。根據變槳距風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真結果以及2MW風機發(fā)電機組槳葉參數和變槳要求,通過分析和計算確定采用的變槳電機類型以及基本技術參數。根據計算出的技術參數,同時根據實際風場中的實際條件,確定變槳驅動系統(tǒng)所采用的轉差頻率較正和電壓反饋補償弱磁控制策略。其次,對感應電機數學模型進行分析,建立了轉子磁場定下感應電機的數學模型,同時搭建了感應電機間接矢量控制仿真模型,并對轉差頻率校正算法進行理論分析,在上文基礎上搭建仿真模型,對轉差頻率校正算法的啟動特性和轉子電阻參數的魯棒性進行了仿真。對轉矩和勵磁電流、校正量等關鍵參數的仿真結果進行理論分析,并與傳統(tǒng)算法進行對比,證明了理論分析的正確性。之后,對感應電機弱磁運行狀態(tài)進行分析,在此基礎上對電壓閉環(huán)反饋補償的弱磁算法進行研究和分析,搭建仿真模型,并從升速時間、電流畸變和弱磁效果等方面與傳統(tǒng)弱磁算法進行了對比,電壓閉環(huán)反饋補償的弱磁算法的弱磁效果更好,而且能夠消除母線電壓跌落對轉速的影響。最后,搭建了以英飛凌XMC4200為控制器的實驗平臺,并完成了風機變槳驅系統(tǒng)控制算法設計。針對轉差頻率校正算法對變槳驅動系統(tǒng)動態(tài)性能以及電機參數魯棒性的提升進行了測試,并對實驗結果進行分析。對電壓閉環(huán)反饋補償的弱磁算法,在正常弱磁區(qū)運行以及母線電壓跌落弱磁區(qū)運行時的各項指標進行了測試,并對實驗數據進行分析。最后對變槳系統(tǒng)整體進行了實驗,實驗結果表明,本文設計的風機變槳驅動系統(tǒng)符合2WM風機變槳驅動系統(tǒng)的設計要求,且具有良好的可靠性和應用前景。
【關鍵詞】：風力發(fā)電 感應電動機 風機變槳控制 弱磁控制 轉差頻率校正
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-11
• 1.1.1 國內外風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展狀況9-10
• 1.1.2 風機變槳距技術10-11
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 變槳驅動控制系統(tǒng)關鍵技術12-14
• 1.3.1 變槳控制電機選擇12-13
• 1.3.2 感應電動機矢量控制技術13
• 1.3.3 風機變槳驅動系統(tǒng)技術難點13-14
• 1.4 本文的主要研究內容14-16
• 第2章 變槳距系統(tǒng)建模與仿真分析16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 變槳距風力機系統(tǒng)工況分析16-17
• 2.3 風力機對變槳系統(tǒng)的要求17-19
• 2.4 變槳距風力機組的優(yōu)勢19
• 2.5 變槳距系統(tǒng)設計19-20
• 2.6 變槳距系統(tǒng)建模與仿真分析20-25
• 2.6.1 風速模型建模與仿真20-22
• 2.6.2 變槳距風力機組建模與仿真22-24
• 2.6.3 仿真結果分析24-25
• 2.7 變槳驅動系統(tǒng)參數計算25-27
• 2.8 變槳感應電機驅動策略確定27-30
• 2.8.1 基于q軸磁鏈分量轉差頻率校正的感應電機控制策略28
• 2.8.2 感應電機電壓閉環(huán)補償弱磁升速策略28-29
• 2.8.3 變槳電機驅動器母線電壓確定29-30
• 2.9 本章小結30-31
• 第3章 轉差頻率校正間接矢量控制策略研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 感應電機模型的建立31-35
• 3.2.1 靜止坐標系下的數學模型31-33
• 3.2.2 兩相旋轉坐標系下的數學模型33
• 3.2.3 基于轉子磁場定向的解耦模型33-35
• 3.3 感應電機間接矢量控制策略研究35-39
• 3.3.1 感應電機間接矢量控制原理35-36
• 3.3.2 間接矢量控制方案設計與仿真36-39
• 3.4 使用轉差頻率校正的感應電機間接矢量控制策略39-46
• 3.4.1 轉差頻率校正控制策略研究39-42
• 3.4.2 算法穩(wěn)定性分析42-43
• 3.4.3 校正算法仿真分析43-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 電壓反饋補償弱磁控制策略研究47-60
• 4.1 引言47
• 4.2 感應電機弱磁控制基本理論47-49
• 4.3 電壓反饋補償弱磁算法研究49-52
• 4.3.1 1/ω弱磁方法49-50
• 4.3.2 電壓反饋補償弱磁算法50-52
• 4.4 電壓反饋補償弱磁算法仿真分析52-59
• 4.5 本章小結59-60
• 第5章 風機變槳驅動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)60-75
• 5.1 引言60
• 5.2 硬件系統(tǒng)結構60-63
• 5.2.1 開關電源電路設計61
• 5.2.2 主功率電路及電流檢測電路設計61-63
• 5.3 系統(tǒng)軟件設計63-66
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序設計63
• 5.3.2 程序初始化63-65
• 5.3.3 中斷程序設計65-66
• 5.4 實驗結果與分析66-74
• 5.4.1 轉差頻率校正算法實驗結果及分析67-70
• 5.4.2 電壓閉環(huán)反饋補償弱磁算法實驗結果及分析70-73
• 5.4.3 變槳驅動器性能總體測試73-74
• 5.5 本章小結74-75
• 結論75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文80-82
• 致謝82

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本文編號：887453