目前,隨著國(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的重視,陸續(xù)頒布相關(guān)政策,風(fēng)力發(fā)電實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng),躍升成為我國(guó)繼火電、水電后的第三大電力來(lái)源,使電力工業(yè)發(fā)展規(guī)模邁上新臺(tái)階。然而隨著風(fēng)力發(fā)電的高速發(fā)展,具有風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)專業(yè)技能的工作人才緊缺的問(wèn)題日益嚴(yán)重,因此能夠快速并且有效提高風(fēng)電工作人員對(duì)于風(fēng)電設(shè)備的日常運(yùn)作以及維修的能力成為當(dāng)務(wù)之急。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文以實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)為原型,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和風(fēng)電仿真技術(shù)相結(jié)合,從虛擬仿真系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、風(fēng)電仿真模型的構(gòu)建及虛擬場(chǎng)景的搭建等方面,對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的風(fēng)電仿真系統(tǒng)進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容有:首先,以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為仿真對(duì)象,詳細(xì)闡述了其運(yùn)行特性;分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組主要設(shè)備的工作原理,建立了風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,分析了最大風(fēng)能追蹤控制和槳距角控制的實(shí)現(xiàn)原理,給出了控制器的控制框圖。同時(shí)建立了轉(zhuǎn)子側(cè)定子磁鏈定向控制的數(shù)學(xué)模型,采用雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子側(cè)矢量控制。其次,在Matlab/Simulink中搭建了主要設(shè)備與控制系統(tǒng)的仿真模型,該模型包括風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)等,進(jìn)行了機(jī)組運(yùn)行的動(dòng)態(tài)仿真。通過(guò)改變風(fēng)速,反映了發(fā)電機(jī)組次同步運(yùn)行、同步運(yùn)行、超同步運(yùn)行三種運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)對(duì)定槳距、變槳距控制進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下最大風(fēng)能追蹤,額定風(fēng)速以上變槳距控制,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功功率的解耦控制。證明了所建模型的正確性和有效性,為之后在功能仿真系統(tǒng)上建立仿真模型以及為虛擬仿真系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持打下了良好的基礎(chǔ)。最后,本文結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境,完成了風(fēng)電設(shè)備的三維建模及模型優(yōu)化,將風(fēng)機(jī)模型導(dǎo)入到Unity 3D進(jìn)行設(shè)置,添加天空、光照、地形等環(huán)境效果,完成了虛擬風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)景的可視化。為了提高系統(tǒng)的功能性和交互性,利用Unity3D技術(shù)進(jìn)行了設(shè)備虛擬拆裝、設(shè)備學(xué)習(xí)、文本顯示、場(chǎng)景漫游等功能模塊的開(kāi)發(fā),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員的培訓(xùn)。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM614;TP391.9
【部分圖文】：

圖 1-1 2008 年至 2017 年中國(guó)新增和累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的不斷建設(shè)，風(fēng)力發(fā)增加，造成了具有風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)專業(yè)技能的工作人員緊缺的問(wèn)題，有效提高風(fēng)電工作人員對(duì)于專業(yè)風(fēng)電設(shè)備的日常運(yùn)作以及維修急。但是，就當(dāng)前情況而言，對(duì)于風(fēng)電技能人員能力的培訓(xùn)還有

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 風(fēng)電虛擬仿真系統(tǒng)的硬件構(gòu)成風(fēng)電場(chǎng)虛擬仿真系統(tǒng)的硬件是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成，其核心是服務(wù)器，與之相關(guān)的設(shè)備及其連接關(guān)系如圖2-2所示。圖 2-2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖服務(wù)器，工程師/教練員站，操作員站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件設(shè)備構(gòu)成了風(fēng)電虛擬系統(tǒng)。（1）服務(wù)器是仿真系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備，其中包括功能仿真、3D、監(jiān)控仿真服務(wù)器等。（2）工程師/教練員站。模型工程師可以在工程師站創(chuàng)建、修改模型，設(shè)置參數(shù)和調(diào)試。在教練員站上，教練員可以對(duì)學(xué)員進(jìn)行專業(yè)并具有針對(duì)性的培訓(xùn)，以此來(lái)提高學(xué)員能力。（3）操作員站。操作員站用來(lái)模擬實(shí)際系統(tǒng)的操作員站監(jiān)控界面，為學(xué)員提供監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組模型的運(yùn)行情況。（4）網(wǎng)?

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本文編號(hào)：2814941