本文關(guān)鍵詞：風(fēng)力機模擬系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)力機 馬爾科夫鏈 電機辨識 電封閉 矢量控制

【摘要】：風(fēng)能是一種無污染、可再生的新能源,風(fēng)力機的相關(guān)研究越來越受到人們的重視。為了給風(fēng)電齒輪箱故障診斷提供良好的試驗環(huán)境,本文研究并設(shè)計實現(xiàn)了一套風(fēng)力機模擬系統(tǒng)。本文基于馬爾科夫鏈與實測風(fēng)速數(shù)據(jù)建立了風(fēng)速時間序列預(yù)測模型,基于G58-850kw風(fēng)力機參數(shù)建立了風(fēng)力機功率捕獲模型,研究了風(fēng)力機捕獲最大功率的規(guī)律以及不同風(fēng)速時風(fēng)力機的控制策略,并考慮風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)和葉輪慣量對風(fēng)力機模型進行了修正,從風(fēng)力機模型獲得了葉輪的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩仿真數(shù)據(jù),并對仿真數(shù)據(jù)進行了三次樣條曲線插值,作為模擬系統(tǒng)電機的控制目標(biāo)。建立了一套風(fēng)力機模擬系統(tǒng),機械系統(tǒng)按照風(fēng)力機的功能要求與風(fēng)電齒輪箱的結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計,包括風(fēng)速與葉輪模擬裝置、低速主軸加載裝置、齒輪箱增速裝置、扭矩監(jiān)測裝置和發(fā)電模擬裝置,研究了電氣控制系統(tǒng)的需求并設(shè)計了合理的配置,軟件系統(tǒng)包括風(fēng)速與風(fēng)力機模擬模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、故障診斷模塊、故障特征數(shù)據(jù)庫和故障預(yù)測模塊,對風(fēng)力機模擬系統(tǒng)各組成部分進行了數(shù)學(xué)建模,為后續(xù)風(fēng)電齒輪箱故障診斷分析組件受力、進行動力學(xué)仿真、振動模擬試驗及電封閉控制技術(shù)研究提供了理論基礎(chǔ)。分析了基于定子磁場的異步電機矢量變頻技術(shù),關(guān)鍵在于如何通過坐標(biāo)變換將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩電流與勵磁電流兩部分分別加以控制,討論了矢量變頻技術(shù)的兩種模式：轉(zhuǎn)速控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式,研究了基于變頻器的異步電機靜態(tài)辨識、旋轉(zhuǎn)辨識和速度環(huán)優(yōu)化技術(shù),分析了基于主從控制的電機矢量控制策略,討論了電封閉齒輪箱試驗臺的原理,設(shè)計了風(fēng)力機模擬系統(tǒng)電氣控制的通訊架構(gòu)。為了測試異步電機矢量控制的效果,進行了多組實驗：空載時轉(zhuǎn)速測試、恒負(fù)載時轉(zhuǎn)速測試、變負(fù)載時轉(zhuǎn)速測試與負(fù)載突變恒轉(zhuǎn)速測試,結(jié)果反映轉(zhuǎn)速控制模式效果很好,轉(zhuǎn)矩控制模式由于無反饋,會出現(xiàn)一定波動。建立了風(fēng)力機模型仿真數(shù)據(jù)到模擬系統(tǒng)電機控制數(shù)據(jù)的等效換算關(guān)系,以換算后得到的數(shù)據(jù)為電機控制目標(biāo),進行了風(fēng)力機工況模擬,結(jié)果較理想,驗證了本文風(fēng)力機模擬系統(tǒng)的實用性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力機 馬爾科夫鏈 電機辨識 電封閉 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-24
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢13-15
• 1.2 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 風(fēng)力機仿真模擬系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16
• 1.2.2 風(fēng)力機試驗臺模擬系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 風(fēng)速時間序列模型研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 四分量風(fēng)速模型18-19
• 1.3.2 基于威布爾分布或瑞利分布的風(fēng)速模型19-20
• 1.3.3 基于AR模型的風(fēng)速模型20
• 1.3.4 基于功率譜的風(fēng)速模型20-21
• 1.3.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)速模型21-22
• 1.3.6 其他風(fēng)速模型22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 2 虛擬風(fēng)場的模擬和風(fēng)力機功率捕獲模型研究24-42
• 2.1 引言24
• 2.2 基于馬爾科夫鏈的風(fēng)速時間序列預(yù)測模型24-29
• 2.2.1 自然風(fēng)特性概述24
• 2.2.2 馬爾科夫鏈數(shù)學(xué)模型概述24-26
• 2.2.3 基于馬爾科夫鏈的風(fēng)速時間序列預(yù)測模型26-29
• 2.3 變風(fēng)速工況下的風(fēng)力機功率捕獲模型研究29-40
• 2.3.1 變風(fēng)速工況下的風(fēng)力機功率捕獲最優(yōu)化研究29-33
• 2.3.2 基于G58-850kW風(fēng)力機參數(shù)的功率捕獲模型33-37
• 2.3.3 考慮多種風(fēng)速效應(yīng)與葉輪慣量的風(fēng)力機模型修正37-40
• 2.3.4 風(fēng)力機模型傳動鏈簡化40
• 2.4 風(fēng)力機模型仿真數(shù)據(jù)三次樣條曲線插值40-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 3 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)42-61
• 3.1 引言42
• 3.2 風(fēng)力機模擬的機械系統(tǒng)實現(xiàn)42-48
• 3.2.1 風(fēng)速與葉輪模擬裝置43-45
• 3.2.2 風(fēng)力機低速主軸加載裝置45-46
• 3.2.3 風(fēng)力機齒輪箱增速裝置46-47
• 3.2.4 風(fēng)力機扭矩監(jiān)測裝置47
• 3.2.5 風(fēng)力機發(fā)電模擬裝置47-48
• 3.3 風(fēng)力機模擬的電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)48-49
• 3.3.1 風(fēng)力機模擬的電氣控制系統(tǒng)需求分析48
• 3.3.2 風(fēng)力機模擬的電氣控制系統(tǒng)組件配置48-49
• 3.4 風(fēng)力機模擬的軟件系統(tǒng)實現(xiàn)49-54
• 3.4.1 風(fēng)力機模擬的軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)49-50
• 3.4.2 風(fēng)速與風(fēng)力機模擬模塊50-51
• 3.4.3 風(fēng)力機模擬的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)51-52
• 3.4.4 風(fēng)電齒輪箱故障診斷模塊52
• 3.4.5 風(fēng)電齒輪箱故障特征數(shù)據(jù)庫52-53
• 3.4.6 風(fēng)電齒輪箱故障預(yù)測模塊53-54
• 3.5 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型54-60
• 3.5.1 三相異步感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型54-55
• 3.5.2 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)柔性傳動軸模型55-56
• 3.5.3 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)齒輪傳動模型56-58
• 3.5.4 三相異步感應(yīng)發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型58
• 3.5.5 直流母線與PWM整流/逆變單元的數(shù)學(xué)模型58-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 4 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)電封閉矢量控制技術(shù)研究61-78
• 4.1 引言61
• 4.2 異步電機矢量變頻技術(shù)的控制原理61-66
• 4.2.1 基于定子磁場定向的異步電機矢量變頻技術(shù)61-64
• 4.2.2 矢量變頻技術(shù)轉(zhuǎn)速控制模式64-65
• 4.2.3 矢量變頻技術(shù)轉(zhuǎn)矩控制模式65-66
• 4.3 基于變頻器的異步電機辨識與速度環(huán)優(yōu)化66-74
• 4.3.1 基于變頻器的異步電機靜態(tài)辨識66-69
• 4.3.2 基于變頻器的異步電機旋轉(zhuǎn)辨識69-70
• 4.3.3 基于變頻器的異步電機速度環(huán)優(yōu)化70-74
• 4.4 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)雙電機電封閉矢量控制策略74-77
• 4.4.1 基于主從控制的電機矢量控制策略74
• 4.4.2 電封閉齒輪箱試驗臺概述74-75
• 4.4.3 風(fēng)力機模擬系統(tǒng)電氣控制通訊架構(gòu)75-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 5 實驗與結(jié)果分析78-87
• 5.1 引言78
• 5.2 異步電機矢量控制策略下的響應(yīng)測試78-83
• 5.2.1 空載時勻加速勻減速速度曲線測試78-79
• 5.2.2 恒負(fù)載正弦速度曲線測試79-81
• 5.2.3 變負(fù)載恒轉(zhuǎn)速測試81-82
• 5.2.4 負(fù)載突變恒轉(zhuǎn)速測試82-83
• 5.3 基于風(fēng)速模型和風(fēng)力機模型的風(fēng)力機工況模擬83-86
• 5.3.1 風(fēng)力機模型仿真數(shù)據(jù)與電機控制數(shù)據(jù)的等效換算84-85
• 5.3.2 基于風(fēng)速模型和風(fēng)力機模型的風(fēng)力機工況模擬實驗85-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 6 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 工作展望88-89
• 參考文獻89-93

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孔屹剛;顧浩;王杰;王志新;徐大林;;基于風(fēng)剪切和塔影效應(yīng)的大型風(fēng)力機載荷分析與功率控制[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年S1期

2 盛朝強,謝昭莉;基于電慣量的汽車慣性式制動試驗系統(tǒng)的設(shè)計[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年01期

3 張琦瑋;蔡旭;;基于直流電動機的風(fēng)力機特性模擬[J];計算機仿真;2007年10期

4 黃小龍;姚文席;李忠剛;;基于機械傳動試驗臺運動誤差測試系統(tǒng)的設(shè)計[J];機械設(shè)計與制造;2008年01期

5 林勇剛,徐立,李偉,陳曉波;電液比例變槳距風(fēng)力機半物理仿真試驗臺[J];中國機械工程;2005年08期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張康;異步電機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

，

本文編號：702544