风电机组动态载荷特性及主动抑制策略研究
风电机组动态载荷特性及主动抑制策略研究【摘要】:风力发电是发展最快也是当前最具潜力、可大规模应用的可再生能源发电方式之一。风电机组受随机风、风切变和塔影效应、外部电网扰动等因素影响
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM315
【目录】:
- 中文摘要3-5
- 英文摘要5-11
- 1 绪论11-21
- 1.1 课题背景和意义11-12
- 1.2 国内外研究现状分析12-18
- 1.2.1 风电机组建模及载荷分析的研究现状12-15
- 1.2.2 风电机组载荷主动控制的研究现状15-18
- 1.3 本文的研究内容18-21
- 2 电动变桨驱动系统的改进简化传递函数模型21-37
- 2.1 引言21
- 2.2 电动变桨驱动系统的动态数学模型21-24
- 2.3 电动变桨驱动系统的改进简化传递函数模型及其频域特性分析24-32
- 2.3.1 电动变桨驱动系统的详细传递函数模型24-26
- 2.3.2 电动变桨驱动系统改进简化传递函数模型的推导26-30
- 2.3.3 电动变桨驱动系统改进简化传递函数模型的频域特性分析30-32
- 2.4 改进简化传递函数模型的样机测试和仿真验证32-34
- 2.4.1 负载扰动下的动态特性验证33
- 2.4.2 给定时变桨距角信号下的动态性能验证33-34
- 2.5 小结34-37
- 3 双馈风电机组机电联合仿真模型及其载荷特性分析37-59
- 3.1 引言37
- 3.2 双馈风电机组机电联合仿真模型的整体结构37-39
- 3.3 风电机组空气和结构动力模型39-44
- 3.3.1 基于TurbSim的风速模型39-41
- 3.3.2 基于AeroDyn的空气动力模型41-42
- 3.3.3 基于FAST的柔性机械结构动力模型42-44
- 3.4 双馈发电机电磁暂态及控制模型44-49
- 3.4.1 双馈发电机电磁暂态模型44-45
- 3.4.2 网侧变流器控制策略45-47
- 3.4.3 机侧变流器控制策略47-49
- 3.5 双馈风电机组机电联合模型的仿真及验证49-56
- 3.5.1 不同变桨驱动系统模型下风电机组载荷特性的仿真比较49-52
- 3.5.2 不同双馈发电机系统模型下风电机组载荷特性的仿真比较52-54
- 3.5.3 双馈风电机组机电联合仿真模型与实测数据比较54-56
- 3.6 小结56-59
- 4 风电机组谐波载荷特性分析及其比例-谐振独立变桨抑制策略59-79
- 4.1 引言59-60
- 4.2 风电机组的谐波载荷特性分析60-63
- 4.3 抑制谐波载荷的比例-谐振独立变桨策略及其性能分析63-71
- 4.3.1 抑制谐波载荷的比例-谐振独立变桨策略63-64
- 4.3.2 控制系统的线性化模型64-65
- 4.3.3 控制器参数设计及其性能分析65-71
- 4.4 抑制谐波载荷的比例-谐振独立变桨策略性能仿真验证71-76
- 4.4.1 等值疲劳载荷介绍71-72
- 4.4.2 风电机组谐波载荷特性分析与比较72-75
- 4.4.3 风电机组运行特性分析与比较75-76
- 4.5 小结76-79
- 5 叶轮不平衡风电机组的载荷特性分析及其抑制策略79-99
- 5.1 引言79-80
- 5.2 叶轮不平衡风电机组的载荷特性分析80-84
- 5.2.1 叶轮不平衡风电机组的载荷特性分析80-82
- 5.2.2 叶轮不平衡风电机组载荷特性分析的仿真验证82-84
- 5.3 抑制不平衡载荷的变桨控制策略及其控制器参数设计84-92
- 5.3.1 抑制不平衡载荷的变桨控制策略84-87
- 5.3.2 控制系统的科尔曼变换模型及其耦合特性分析87-89
- 5.3.3 解耦控制器及主控制器设计89-92
- 5.4 抑制叶轮不平衡载荷的变桨控制策略性能仿真验证92-97
- 5.4.1 风电机组载荷特性分析与比较93-96
- 5.4.2 风电机组运行特性分析与比较96-97
- 5.5 小结97-99
- 6 风电机组传动链扭振特性分析及其载荷抑制策略99-119
- 6.1 引言99-100
- 6.2 风电机组传动链扭振特性分析100-102
- 6.3 基于带通滤波器的传统传动链阻尼控制策略及其性能分析102-106
- 6.3.1 基于带通滤波器的传统传动链阻尼控制策略103-104
- 6.3.2 基于带通滤波器的传统传动链阻尼控制策略的性能分析104-106
- 6.4 抑制传动链扭振载荷的模型预测阻尼控制策略106-112
- 6.4.1 传动链模型预测阻尼控制器设计107-110
- 6.4.2 传动链模型预测阻尼控制策略的性能分析110-112
- 6.5 传动链模型预测阻尼控制策略的性能仿真验证112-116
- 6.6 小结116-119
- 7 结论及展望119-123
- 致谢123-125
- 参考文献125-135
- 附录135-137
- A. 双馈风电机组参数135-136
- A.1 电动变桨实验系统和模型参数135-136
- A.2 NREL WP 1.5-MW风电机组参数136
- B. 作者在攻读博士学位期间取得的主要成果136-137
- B.1 已发表或录用的主要学术论文136-137
- B.2 承担和参与的主要科研项目137
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