基于变速恒频双馈发电机的风电机组主控系统研究

【摘要】：近些年,由于世界各国对能源的需求迅速上升从而促进了工业化进程的加速发展。面对社会和经济可持续发展的重大挑战,解决日益紧张的能源危机同日益恶化的环境之间的问题,已经成为人们所关注的焦点。已有专家估计,从21世纪开始我们所使用的主要清洁能源包括:水能、太阳能、核能、风能等等。而在诸多新能源与新技术中,风能具有资源丰富、清洁环保等特点,倍受人们关注。目前,我国风电制造业技术最为匮乏的当属风机主控系统,基本依赖丹麦、奥地利等风力发电较为发达的国家。因为技术的欠缺,导致我国到目前为止都没有在国内进行统一生产。但是我国很多风机方面的工作者正在做着不懈的努力,一些企业和科研部门正在对兆瓦级风电机组进行着深入系统的研究。本文针对风力发电机组控制系统进行了基础性研究,建立了风力发电机组变桨距控制系统和偏航驱动系统数学模型并进行了仿真,对仿真结果进行了分析与研究。应用了MATLAB/Simulink软件建模仿真,在研究风力发电机组变桨距控制系统时采用了软件库中的数据。仿真结果表明,建立的风力发电机组变桨距控制系统和偏航驱动系统在算法上虽然可以达到设计要求,但在风机输出功率平滑性和稳定性上还有所欠缺。所以为了提高模型的稳定度,本文对风机变桨距系统和偏航驱动系统进行了模糊控制。从仿真结果来看,的确使上述两个系统在稳定性上得到了提高,对所设计的控制系统进行了完善。 【关键词】：风力发电机组 模糊控制 变桨距系统 偏航驱动系统
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景8
• 1.2 风电发展现状8-9
• 1.2.1 世界风电发展现状8
• 1.2.2 中国风电发展现状8-9
• 1.3 风机主控系统发展现状9
• 1.4 风力发电整体发展趋势9-11
• 第2章 风力发电机及获得最大功率控制方法研究11-19
• 2.1 风力发电机原理介绍11-12
• 2.2 风能计算及风力机功率计算12-14
• 2.2.1 风能计算12
• 2.2.2 风力发电机的功率求解12-14
• 2.3 风机最大风能捕捉方法14-15
• 2.4 功率曲线控制方法及实验15-18
• 2.4.1 功率曲线跟踪控制原理15-16
• 2.4.2 拖动实验16-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 变桨距控制系统设计与仿真19-36
• 3.1 与主控系统相关的四种仿真模型19-24
• 3.1.1 风力机模型19-20
• 3.1.2 风速仿真模型20-23
• 3.1.3 发电机仿真模型23-24
• 3.1.4 传动系统模型24
• 3.2 基于模糊PID算法的变桨距控制24-28
• 3.2.1 PID控制与模糊控制原理24-25
• 3.2.2 模糊控制器的组成25-26
• 3.2.3 模糊控制器的设计方案26-28
• 3.3 风力发电机组的变桨距模糊控制28-30
• 3.4 基于PLC的变桨距模糊控制的实现30-34
• 3.4.1 PLC简介30
• 3.4.2 倍福PLC简介30-31
• 3.4.3 基于倍福PLC模糊控制方法31
• 3.4.4 倍福PLC模糊控制程序设计31-34
• 3.5 变桨距控制系统仿真分析34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 偏航系统的设计与仿真36-46
• 4.1 PID基本原理37-38
• 4.1.1 位置式PID控制算法37
• 4.1.2 增量式PID控制算法37-38
• 4.2 模糊PID原理38
• 4.3 偏航模糊控制器的设计38-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 结论46-47
• 参考文献47-50
• 在学研究成果50-51
• 致谢51

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