發(fā)布時間：2017-09-20 10:13

  本文關(guān)鍵詞：2MW風(fēng)力發(fā)電變槳驅(qū)動控制策略研究

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【摘要】：近年來,由于日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題,以風(fēng)電和光伏產(chǎn)業(yè)為代表的新能源產(chǎn)業(yè)迅速崛起。尤其是風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè),大型變流器技術(shù)的進(jìn)步以及風(fēng)力發(fā)電成本的降低,風(fēng)力發(fā)電將迎來大規(guī)模開發(fā)的階段,而風(fēng)機(jī)變槳技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一,能夠提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行以下方面的研究:首先,對帶有變槳驅(qū)動系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行狀態(tài)進(jìn)行分析,建立其輸入輸出數(shù)學(xué)模型,分析槳距角變化對風(fēng)力機(jī)運行狀態(tài)的影響。而后建立變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真模型,對其在不同風(fēng)力條件下的運行狀態(tài)進(jìn)行仿真,研究其功率、槳距角、轉(zhuǎn)矩的輸出特性。根據(jù)變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真結(jié)果以及2MW風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組槳葉參數(shù)和變槳要求,通過分析和計算確定采用的變槳電機(jī)類型以及基本技術(shù)參數(shù)。根據(jù)計算出的技術(shù)參數(shù),同時根據(jù)實際風(fēng)場中的實際條件,確定變槳驅(qū)動系統(tǒng)所采用的轉(zhuǎn)差頻率較正和電壓反饋補償弱磁控制策略。其次,對感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析,建立了轉(zhuǎn)子磁場定下感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,同時搭建了感應(yīng)電機(jī)間接矢量控制仿真模型,并對轉(zhuǎn)差頻率校正算法進(jìn)行理論分析,在上文基礎(chǔ)上搭建仿真模型,對轉(zhuǎn)差頻率校正算法的啟動特性和轉(zhuǎn)子電阻參數(shù)的魯棒性進(jìn)行了仿真。對轉(zhuǎn)矩和勵磁電流、校正量等關(guān)鍵參數(shù)的仿真結(jié)果進(jìn)行理論分析,并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行對比,證明了理論分析的正確性。之后,對感應(yīng)電機(jī)弱磁運行狀態(tài)進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上對電壓閉環(huán)反饋補償?shù)娜醮潘惴ㄟM(jìn)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(jìn)行了對比,電壓閉環(huán)反饋補償?shù)娜醮潘惴ǖ娜醮判Ч?而且能夠消除母線電壓跌落對轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)變槳驅(qū)系統(tǒng)控制算法設(shè)計。針對轉(zhuǎn)差頻率校正算法對變槳驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)性能以及電機(jī)參數(shù)魯棒性的提升進(jìn)行了測試,并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。對電壓閉環(huán)反饋補償?shù)娜醮潘惴?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(biāo)進(jìn)行了測試,并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后對變槳系統(tǒng)整體進(jìn)行了實驗,實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動系統(tǒng)符合2WM風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計要求,且具有良好的可靠性和應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 感應(yīng)電動機(jī) 風(fēng)機(jī)變槳控制 弱磁控制 轉(zhuǎn)差頻率校正
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r9-10
• 1.1.2 風(fēng)機(jī)變槳距技術(shù)10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 變槳驅(qū)動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)12-14
• 1.3.1 變槳控制電機(jī)選擇12-13
• 1.3.2 感應(yīng)電動機(jī)矢量控制技術(shù)13
• 1.3.3 風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)難點13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)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(fēng)力機(jī)系統(tǒng)工況分析16-17
• 2.3 風(fēng)力機(jī)對變槳系統(tǒng)的要求17-19
• 2.4 變槳距風(fēng)力機(jī)組的優(yōu)勢19
• 2.5 變槳距系統(tǒng)設(shè)計19-20
• 2.6 變槳距系統(tǒng)建模與仿真分析20-25
• 2.6.1 風(fēng)速模型建模與仿真20-22
• 2.6.2 變槳距風(fēng)力機(jī)組建模與仿真22-24
• 2.6.3 仿真結(jié)果分析24-25
• 2.7 變槳驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)計算25-27
• 2.8 變槳感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動策略確定27-30
• 2.8.1 基于q軸磁鏈分量轉(zhuǎn)差頻率校正的感應(yīng)電機(jī)控制策略28
• 2.8.2 感應(yīng)電機(jī)電壓閉環(huán)補償弱磁升速策略28-29
• 2.8.3 變槳電機(jī)驅(qū)動器母線電壓確定29-30
• 2.9 本章小結(jié)30-31
• 第3章 轉(zhuǎn)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(yīng)電機(jī)模型的建立31-35
• 3.2.1 靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型31-33
• 3.2.2 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型33
• 3.2.3 基于轉(zhuǎn)子磁場定向的解耦模型33-35
• 3.3 感應(yīng)電機(jī)間接矢量控制策略研究35-39
• 3.3.1 感應(yīng)電機(jī)間接矢量控制原理35-36
• 3.3.2 間接矢量控制方案設(shè)計與仿真36-39
• 3.4 使用轉(zhuǎn)差頻率校正的感應(yīng)電機(jī)間接矢量控制策略39-46
• 3.4.1 轉(zhuǎn)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(jié)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(yīng)電機(jī)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(jié)59-60
• 第5章 風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)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(jié)構(gòu)60-63
• 5.2.1 開關(guān)電源電路設(shè)計61
• 5.2.2 主功率電路及電流檢測電路設(shè)計61-63
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計63-66
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計63
• 5.3.2 程序初始化63-65
• 5.3.3 中斷程序設(shè)計65-66
• 5.4 實驗結(jié)果與分析66-74
• 5.4.1 轉(zhuǎn)差頻率校正算法實驗結(jié)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(jié)果及分析70-73
• 5.4.3 變槳驅(qū)動器性能總體測試73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 致謝82

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本文編號：887453