本文關(guān)鍵詞：基于傳動調(diào)速的變速恒頻風(fēng)電機組設(shè)計方案的初步研究

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)力發(fā)電機組 變速恒頻 無級調(diào)速 系統(tǒng)控制

【摘要】：能量轉(zhuǎn)換效率與可靠性是風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計過程中重要的考慮因素。由于風(fēng)輪從自然風(fēng)中捕獲的功率受風(fēng)速和當(dāng)前風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的影響,變速運行的風(fēng)力發(fā)電機組因具有較高的能量利用效率被廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)風(fēng)電機組上大功率電力電子元件的使用,不僅會增加整個發(fā)電機組的成本,還會對電網(wǎng)引入諧波污染,影響電能質(zhì)量。同時,電力電子元件發(fā)生故障的不確定性和不可預(yù)測性都會降低風(fēng)力發(fā)電機組的可靠性。針對現(xiàn)有風(fēng)電機組潛在的問題,本文設(shè)計了基于差動調(diào)速原理的傳動系統(tǒng)方案,擬取代傳統(tǒng)風(fēng)電機組上發(fā)電機側(cè)的變頻器。本文首先研究了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組所涉及的基本理論基礎(chǔ),對現(xiàn)有的前端調(diào)速型發(fā)電機組技術(shù)方案進行了分析。針對風(fēng)力發(fā)電機組上使用的發(fā)電機和調(diào)速系統(tǒng)中的電動機,對發(fā)電機與電動機的類別、結(jié)構(gòu)與原理進行了對比總結(jié)。針對同步電機與異步電機的控制方法做了詳細的研究,分析了電機矢量控制、磁場定向控制與直接轉(zhuǎn)矩控制等先進的控制方法原理。對脈寬調(diào)制技術(shù)方法進行了研究,總結(jié)了三種脈寬調(diào)制方法的特點。提出了基于差動調(diào)速傳動系統(tǒng)的總體方案,并對系統(tǒng)中的核心構(gòu)件行星齒輪機構(gòu)進行了運動學(xué)與動力學(xué)分析。在此基礎(chǔ)上,對風(fēng)力發(fā)電機組的運行特性進行了研究,提出了針對變速恒頻機組傳動調(diào)速傳動系統(tǒng)的控制方案。該方案綜合考慮了如何最大程度地利用風(fēng)功率,同時保證在風(fēng)速出現(xiàn)波動時傳動系統(tǒng)仍然可以輸出恒頻轉(zhuǎn)速。確定了適合調(diào)速控制系統(tǒng)的異步電機磁場定向矢量控制方法,并在闡述了參考系坐標(biāo)變換原理基礎(chǔ)上,給出了控制系統(tǒng)框圖和算法,為調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計方案的實現(xiàn)提供了理論支撐。本文在MATLAB環(huán)境下建立了風(fēng)電機組各個構(gòu)件的模型并對整個系統(tǒng)進行了仿真。為改善系統(tǒng)的響應(yīng)時間,在對電機進行轉(zhuǎn)矩控制的過程中我們采用了動態(tài)模型；為使系統(tǒng)獲得最佳運行效果,用轉(zhuǎn)速平面向量法對行星齒輪機構(gòu)特征參數(shù)進行了優(yōu)化。最后通過仿真分析,得到的仿真結(jié)果驗證了帶有該傳動系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組的可行性和設(shè)計方案的正確性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電機組 變速恒頻 無級調(diào)速 系統(tǒng)控制
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 選題背景及意義10-12
• 1.1.1 全球風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢10-12
• 1.1.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢12
• 1.2 變速恒頻風(fēng)電機組技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 變速恒頻風(fēng)電機組技術(shù)概述13-14
• 1.2.2 現(xiàn)有風(fēng)電機組前端調(diào)速系統(tǒng)方案及分析14-15
• 1.2.3 關(guān)于前端調(diào)速型風(fēng)電機組的研究狀況15-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容及方法16-19
• 1.3.1 研究的主要內(nèi)容16-19
• 第2章 變速恒頻風(fēng)電機組的理論及技術(shù)基礎(chǔ)19-34
• 2.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本理論19-24
• 2.1.1 風(fēng)功率理論介紹19-21
• 2.1.2 風(fēng)電機組的結(jié)構(gòu)及技術(shù)類型21-22
• 2.1.3 恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)22-23
• 2.1.4 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)23-24
• 2.2 風(fēng)力發(fā)電機組涉及的電機學(xué)基礎(chǔ)24-27
• 2.2.1 同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)及原理25-26
• 2.2.2 異步電動機結(jié)構(gòu)及原理26-27
• 2.3 電機調(diào)速控制方法27-30
• 2.3.1 矢量控制27-28
• 2.3.2 磁場定向控制28-29
• 2.3.3 直接轉(zhuǎn)矩控制29-30
• 2.3.4 恒壓頻比控制30
• 2.4 脈寬調(diào)制技術(shù)30-33
• 2.4.1 PWM調(diào)制方法概述30-31
• 2.4.2 正弦脈寬調(diào)制方法31-32
• 2.4.3 電壓空間矢量調(diào)制方法32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 差動調(diào)速風(fēng)電機組總體方案及分析34-52
• 3.1 差動調(diào)速風(fēng)電機組傳動系統(tǒng)機構(gòu)學(xué)分析34-40
• 3.1.1 行星齒輪各構(gòu)件間的轉(zhuǎn)速關(guān)系34-35
• 3.1.2 行星齒輪機構(gòu)的運動學(xué)分析35-36
• 3.1.3 行星輪角速度計算方法36-37
• 3.1.4 行星齒輪機構(gòu)動力學(xué)分析37-40
• 3.2 風(fēng)電機組系統(tǒng)控制方案40-44
• 3.2.1 風(fēng)力發(fā)電機組的功率特性40-41
• 3.2.2 基于風(fēng)力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制41-42
• 3.2.3 基于最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制42
• 3.2.4 基于最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制的最大功率點跟蹤控制42
• 3.2.5 基于最優(yōu)轉(zhuǎn)矩的最大功率點綜合調(diào)速控制42-44
• 3.3 交流調(diào)速控制系統(tǒng)44-51
• 3.3.1 參考坐標(biāo)系變換44-46
• 3.3.2 調(diào)速電機磁場定向矢量控制方法46-48
• 3.3.3 SVPWM電壓空間矢量控制48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 風(fēng)力發(fā)電機組建模及仿真分析52-78
• 4.1 子系統(tǒng)模型的建立52-62
• 4.1.1 風(fēng)輪模型52-54
• 4.1.2 傳動系統(tǒng)模型54-58
• 4.1.3 調(diào)速電動機模型58-61
• 4.1.4 永磁同步發(fā)電機模型61-62
• 4.2 調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計62-70
• 4.2.1 控制策略及算法62-64
• 4.2.2 控制系統(tǒng)參數(shù)整定64-66
• 4.2.3 磁通SVPWM控制器模型66-70
• 4.3 仿真結(jié)果與分析70-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 第5章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 全文總結(jié)78-79
• 5.2 研究展望79-80
• 參考文獻80-83
• 在學(xué)期間發(fā)表論文和參加科研情況83-84
• 致謝84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蘇曉;;2012年全球海上風(fēng)電發(fā)展統(tǒng)計與分析[J];風(fēng)能;2013年06期

，

本文編號：637134