發(fā)布時(shí)間：2021-02-14 00:58

　　能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)。目前科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得人類對(duì)于能源需求也在逐步提高,然而化石資源的總量卻在不斷的減少。環(huán)境的惡化及能源日益枯竭的問題影響人類發(fā)展,這是全球各國(guó)政府擔(dān)憂的重要問題。風(fēng)能資源由于其綠色清潔,可再生,成本低等特點(diǎn),是全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主要能源。但是風(fēng)電場(chǎng)一般建造在偏遠(yuǎn)的地方或者海上,而且風(fēng)資源不穩(wěn)定,到實(shí)地風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn),這些因素限制了風(fēng)電技術(shù)的提升。因此設(shè)計(jì)出能夠準(zhǔn)確表現(xiàn)實(shí)際風(fēng)輪機(jī)運(yùn)行特性的風(fēng)輪模擬系統(tǒng),就能為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的探索進(jìn)步提供基礎(chǔ)與前提。本文介紹風(fēng)輪模擬的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)比各種建模與模擬方式的優(yōu)缺點(diǎn),提出風(fēng)輪模擬系統(tǒng)的整體策略,由軟件模型發(fā)出指令值利用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)。使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等特性表現(xiàn)出風(fēng)輪的實(shí)際特性。本設(shè)計(jì)采用了四分量組合風(fēng)速模型,很好的表現(xiàn)出風(fēng)速隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)。并在LabVIEW中建立了風(fēng)速以及風(fēng)機(jī)的模型,仿真證實(shí)該模型可以較為準(zhǔn)確的模擬出實(shí)際風(fēng)速,表現(xiàn)實(shí)際風(fēng)輪機(jī)特性,能夠滿足后續(xù)風(fēng)輪模擬的研究。通過分析風(fēng)輪機(jī)工作過程,制定了合理有效的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的控制策略,結(jié)合異步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制,在計(jì)算機(jī)中對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制方案進(jìn)行仿真... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

008年-2018年世界新增與累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-1.2.2國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)國(guó)際社會(huì)中對(duì)于風(fēng)能開發(fā)量的統(tǒng)一評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)環(huán)境與當(dāng)前政策因素，統(tǒng)計(jì)得出，在我國(guó)七十米海拔層高度，年平均風(fēng)功率密度達(dá)到300W/m2的地區(qū)有2.6TW可待開發(fā)利用的風(fēng)能，七十米海拔層高度達(dá)到200W/m2以上地區(qū)的待開發(fā)量是3.6TW�？上攵�，占地球表面積71.8%的海洋面上可提供更為豐富的風(fēng)資源。在我國(guó)距離海岸線50千米內(nèi)，水深低于50米的近海區(qū)域，風(fēng)電可裝機(jī)總量能夠達(dá)到500GW[8]。我國(guó)領(lǐng)土上空蘊(yùn)藏的風(fēng)資源非常豐富，陸地與海上統(tǒng)共10億瓦風(fēng)能可供國(guó)人開發(fā)利用，業(yè)界統(tǒng)計(jì)如果這些風(fēng)能可以完全得到開發(fā)，將能滿足我國(guó)目前的用電需求。圖1.2是我國(guó)2008年到2018年風(fēng)電新增與累計(jì)裝機(jī)容圖。2019年初，全球風(fēng)能協(xié)會(huì)(WWEA)的初步統(tǒng)計(jì)報(bào)告中顯示，中國(guó)成為首個(gè)躋身風(fēng)電裝機(jī)200GW的國(guó)家，總裝機(jī)達(dá)到了221GW。2018年，中國(guó)的新增裝機(jī)容量以25.9GW大幅領(lǐng)先，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第二名美國(guó)的7.6GW。2019年上半年，我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量9.09MW，包括海上風(fēng)電0.4MW。相比于我國(guó)政府在《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》中提出的目標(biāo)，2019年，全國(guó)全年平均風(fēng)電利用率為96%，同比提升了3個(gè)百分點(diǎn)[9]。圖1.22008年-2018年中國(guó)風(fēng)電新增與累計(jì)裝機(jī)容量1.3風(fēng)輪模擬研究意義風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的探索和完善不僅需要實(shí)踐的檢驗(yàn),還必須通過前期的測(cè)試驗(yàn)證,而這些測(cè)試在實(shí)際風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行才更據(jù)說服力。研究大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng),要選擇合適的

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-5-圖1.3風(fēng)輪模擬模擬思路示意圖風(fēng)輪機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中接收到風(fēng)能的重要部分。研發(fā)風(fēng)輪模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是為了能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，準(zhǔn)確的模擬實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)中自然的風(fēng)況條件，得到與在實(shí)際風(fēng)場(chǎng)之中相類似的系統(tǒng)輸出特性。圖1.3中為風(fēng)輪模擬思路。大體分為以下幾個(gè)研究部分：（1）風(fēng)速建模。風(fēng)十分多變，的變化性很強(qiáng)，能夠建立趨于真實(shí)風(fēng)況的風(fēng)速模型能為實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪模擬做好前期鋪墊。一般是將風(fēng)速劃分為4種類型來描述：基本風(fēng)、陣風(fēng)、漸變風(fēng)、隨機(jī)風(fēng)。此種風(fēng)速建模方式雖然主觀性強(qiáng)，但是簡(jiǎn)單靈活、計(jì)算迅速、修改方便，能夠很好地表現(xiàn)風(fēng)速的突變性，所以仍然被大部分風(fēng)輪模擬研究者采用。伴隨風(fēng)力機(jī)模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)風(fēng)速的研究也提出了更高的要求，風(fēng)剪與塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行造成的影響也須考慮。（2）風(fēng)輪建模。在美國(guó)范德霍芬統(tǒng)計(jì)出風(fēng)速頻譜后，風(fēng)速被分為緩慢變化與快速變化兩種分量。竇真蘭等人將風(fēng)輪葉片劃分成若干個(gè)微小的葉素進(jìn)行分析推導(dǎo)，得到了風(fēng)輪在不同的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速和槳距角時(shí)的轉(zhuǎn)矩，另外還對(duì)其模型運(yùn)行時(shí)的特性進(jìn)行了分析[11]。運(yùn)用葉素理論分析的方法計(jì)算復(fù)雜，而且一般生產(chǎn)制造商對(duì)于風(fēng)機(jī)參數(shù)不予以公開，因此較少使用。（3）風(fēng)輪模擬的電機(jī)。在采用硬件實(shí)物搭建風(fēng)輪模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，可以使用直流電動(dòng)機(jī)或者異步電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)控制方式簡(jiǎn)單，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，但在搭建兆瓦級(jí)大功率風(fēng)電模擬系統(tǒng)時(shí)就顯得難以滿足要求[12~16]。如今，交流調(diào)速方式不斷更新提升,所以在搭建風(fēng)輪模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，越來越多的學(xué)者選用異步電機(jī)。較于直流電機(jī)來說，異步電機(jī)堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、造價(jià)低廉而且基本不受環(huán)境制約。具有同等功率兩種電機(jī)，異步電機(jī)的重量是直流電機(jī)的1/2，造價(jià)是直流電機(jī)的1/3[17]。(4)控

【參考文獻(xiàn)】：
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