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兆瓦级双馈异步风电机组偏航系统研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 18:58:40
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兆瓦级双馈异步风电机组偏航系统研究【摘要】:能源短缺问题是当今人类生存和发展所面临的严峻考验。随着用电需求量的增加、煤等原材料的减少,新能源的开发利用成为大势所趋。同时,风能是一种

【摘要】:能源短缺问题是当今人类生存和发展所面临的严峻考验。随着用电需求量的增加、煤等原材料的减少,新能源的开发利用成为大势所趋。同时,风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,风能最主要的利用形式就是风力发电。自七十年代以来,风力发电的装机容量不断增加,新的技术和方法不断应用到风力发电当中,我国对风力发电的投入和研究已然进入了一个蓬勃发展的新时期。 就整个风电系统来说,控制技术是风电机组高效稳定运行的关键,而偏航控制系统是水平轴风电机组控制系统的重要组成部分,本文针对偏航控制系统进行研究。为便于对偏航系统的控制,学者们研究出各种不同的控制方法,大多数都要用到风向传感器。风向传感器位于下风向,易受到紊流等不利因素的影响,并且自身的测量精度也是有限的,对偏航系统的控制精度不高。因此,学者们提出了一种基于爬山算法的功率控制方法,有效地减少了因风向传感器造成的功率损失。本文就是在爬山算法的基础上,以兆瓦级双馈异步风力发电机组的偏航系统为研究对象,探讨如何取得最大风功率的问题。 该文的研究对象是容量为1.5MW的三叶片、水平轴、上风向的双馈异步风力发电机组。在对国内外风力发电发展现状的基础上,对双馈异步风力发电系统及其部件进行了解,重点分析偏航系统及其硬件结构,并且研究偏航系统的软件流程。引入新型的爬山控制算法,对自动偏航部分进行控制和仿真研究。结果验证了爬山算法对偏航系统控制的优越性。 【关键词】:风力发电 偏航系统 爬山算法 仿真
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM315
【目录】:
  • 目录4-7
  • Contents7-10
  • 中文摘要10-11
  • ABSTRACT11-13
  • 第一章 绪论13-19
  • 1.1 课题研究的背景13-14
  • 1.2 风力发电发展现状14-17
  • 1.2.1 国外风力发展现状14-15
  • 1.2.2 国内风力发展现状15-17
  • 1.3 风力发电机组控制技术发展概况17-18
  • 1.4 本文研究的主要内容18-19
  • 第二章 风力发电系统简介19-28
  • 2.1 风力发电系统的类型19-22
  • 2.1.1 普通异步风力发电机组20
  • 2.1.2 双馈式异步风力发电机组20-21
  • 2.1.3 直驱式同步风力发电机组21-22
  • 2.2 双馈异步风力发电系统的组成22-27
  • 2.2.1 风轮机系统22-23
  • 2.2.2 传动系统23-24
  • 2.2.3 发电机24
  • 2.2.4 变流系统24
  • 2.2.5 刹车系统24-25
  • 2.2.6 控制系统25
  • 2.2.7 偏航系统25-26
  • 2.2.8 桨距系统26
  • 2.2.9 液压系统26
  • 2.2.10 塔架26-27
  • 2.3 小结27-28
  • 第三章 双馈异步发电机的工作原理28-36
  • 3.1 双馈异步发电机运行原理28
  • 3.2 双馈异步发电机的等效电路28-29
  • 3.3 双馈异步发电机的数学模型29-34
  • 3.3.1 三相静止abc坐标系下的数学模型30-32
  • 3.3.2 DFIG模型的坐标变换32-33
  • 3.3.3 dq坐标系下DFIG的数学模型33-34
  • 3.4 变速恒频双馈风力发电机组的最大风能追踪理论34
  • 3.4.1 双馈电机运行区域34
  • 3.4.2 矢量控制理论34
  • 3.5 小结34-36
  • 第四章 风力机特性及偏航原理36-50
  • 4.1 风的特性36-40
  • 4.1.1 风向的测量和记录36-38
  • 4.1.2 风速的测量和记录38-40
  • 4.2 风力机的空气动力学原理40-42
  • 4.2.1 翼型40-41
  • 4.2.2 风力机的特征参数41
  • 4.2.3 贝兹理论41-42
  • 4.3 偏航控制原理42-43
  • 4.4 偏航系统主要部件43-45
  • 4.4.1 偏航控制机构43-44
  • 4.4.2 偏航驱动机构44-45
  • 4.5 偏航系统的控制过程45-49
  • 4.5.1 自动偏航45-46
  • 4.5.2 90°侧风46-48
  • 4.5.3 人工偏航48
  • 4.5.4 自动解缆48-49
  • 4.6 小结49-50
  • 第五章 爬山算法在偏航系统中的应用50-58
  • 5.1 爬山算法原理50-51
  • 5.2 系统的软件设计51-52
  • 5.3 系统的硬件设计52-54
  • 5.3.1 功率的检测53
  • 5.3.2 控制器的选择53-54
  • 5.3.3 偏航电机54
  • 5.4 基于爬山算法的风力发电偏航系统的仿真54-56
  • 5.4.1 MATLAB介绍54
  • 5.4.2 风力机的仿真54-55
  • 5.4.3 爬山算法的仿真55-56
  • 5.5 仿真结果与分析56-57
  • 5.6 小结57-58
  • 第六章 结论58-59
  • 参考文献59-63
  • 攻读学位期间取得的研究成果63-64
  • 致谢64-65
  • 个人简况及联系方式65-67


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