风电机组异步变桨技术的研究

【摘要】：随着风电机组大容量化发展,风轮的直径也越来越大,受湍流、风剪切和塔影效应影响,整个风轮扫掠面上的不均匀风速不可忽略,从而在桨叶旋转过程中会产生载荷波动,减少风机使用寿命,如何减小不平衡载荷成为风电机组大型化的关键技术之一。若对风电机组采用异步变桨技术,便可降低载荷波动,延长机组寿命,其中异步是指每个桨叶的桨距角按照不同的目标桨距角进行异步调节。 风机异步变桨技术的主要目的是在保证风能最大捕获的基础上,进一步降低载荷波动,本文首先分析了三种典型异步变桨距控制策略的思路及其在降低特定载荷上的作用,同时介绍了风机载荷的主要来源,采用载荷计算软件就轴系扭矩、挥舞弯矩和摆振弯矩进行计算并分析其主要特点。 异步变桨技术建立在传统变桨技术的基础之上,本文其次建立了传统的变桨距风电机组模型,包括风轮模型、传动链模型、双馈电机模型及变桨距控制模型,并比较了两种风轮模型的应用场合和三种传动链模型的等效前提,提出适用于异步变桨技术的风轮模型和传动链等效模型。 异步变桨控制系统是一个多输入多输出系统,需要以风力机组的传动链扭矩、叶根部载荷或者机舱塔架振动幅值等作为反馈控制量,异步变桨技术的实现效果很大程度上取决于对其载荷的实时检测结果。本文在分析扭矩测量基本原理的基础上,就风机传动链扭矩检测方法做了进一步比较,提出一种基于电功率测量的风力机组传动链扭矩间接估算方法,进行仿真验证。该方法只需测得发电机和风轮转速以及电机定子电流电压就可以间接计算得到传动链扭矩,为独立异步变桨技术的实际应用及其多输入多输出控制系统的建立打下基础。 【关键词】：独立异步变桨距 载荷 建模 传动链扭矩 电磁转矩
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 课题的背景及意义14-15
• 1.2 国内外风力发电技术的发展现状及趋势15-19
• 1.2.1 国内外风力发电技术的发展现状15-17
• 1.2.2 国内外风力发电技术的发展趋势17-19
• 1.3 独立异步变桨技术的发展现状19-22
• 1.3.1 变桨技术的发展现状20-21
• 1.3.2 独立异步变桨技术的发展现状21-22
• 1.4 课题的研究内容22-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第二章 风机异步变桨技术24-44
• 2.1 异步变桨技术概述24-31
• 2.1.1 风机异步变桨技术简介24-25
• 2.1.2 风机控制策略25-26
• 2.1.3 风机异步变桨控制策略26-27
• 2.1.4 周期变桨距控制27-28
• 2.1.5 异步变桨距控制28-29
• 2.1.6 MIMO 变桨距控制29-31
• 2.2 风力机上的载荷31-41
• 2.2.1 桨距对载荷的影响31-32
• 2.2.2 重力载荷32-33
• 2.2.3 惯性载荷33
• 2.2.4 气动载荷33-37
• 2.2.5 主轴的振动37
• 2.2.6 载荷的相互耦合37-39
• 2.2.7 载荷计算实例39-41
• 2.3 扭矩测量方法41-43
• 2.3.1 扭矩测量基本原理41-42
• 2.3.2 风机传动链扭矩测量方法42
• 2.3.3 传动链扭矩间接估算方法42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 变桨距风电机组建模44-56
• 3.1 风轮建模44-49
• 3.1.1 基于气动设备子模型的风轮建模44-46
• 3.1.2 基于叶素理论的风轮建模46-48
• 3.1.3 两种风轮建模理论的应用比较48-49
• 3.2 风机传动链建模49-53
• 3.2.1 柔性轴模型50-52
• 3.2.2 刚性轴模型52
• 3.2.3 集中质量模型52-53
• 3.3 双馈电机模型53-54
• 3.4 变桨距控制模型54-55
• 3.4.1 变桨距控制模型54
• 3.4.2 桨距执行机构模型54-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 双馈风力机组传动链扭矩间接估算方法56-66
• 4.1 基于电功率的电磁转矩计算模型56-57
• 4.1.1 双馈风力机发电系统56
• 4.1.2 双馈风力机电磁转矩计算模型56-57
• 4.2 风力机传动链等效模型57-59
• 4.3 传动链扭矩计算逆模型59-61
• 4.3.1 轴系扭矩计算模型一59-60
• 4.3.2 轴系扭矩计算模型二60
• 4.3.3 轴系扭矩计算模型三60-61
• 4.4 仿真结果61-65
• 4.4.1 仿真参数计算61
• 4.4.2 仿真结果与分析61-65
• 4.4.3 结论65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用    郭峰;白焰;

大型风电机组变桨距控制技术的研究    张宪平;

风力机变桨距的模糊PID参数自整定控制    孙涛;秦录芳;

基于西门子S7-300 PLC的风电机组专用变桨距控制系统设计    李爱英;张鹏;

大型水平轴风力机风能利用效率的估算探讨    张维智;薛波;

基于智能控制方法的风力发电系统的变桨距控制器    尹海培;唐桂忠;张广明;

电动变桨距控制系统设计与实现    窦真兰;王晗;凌志斌;蔡旭;

基于CFD的旋转风轮气动性能分析    李少华;岳巍澎;王东华;岳征;

侧向与斜向二次抽芯注射模设计    黄力;

并网运行的直驱风力发电系统建模及仿真研究    朱兴林;

肝郁气滞证与风轮形态变化的相关性研究    顾星;刘务勤;赵上果;张乐平;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

水平轴风力机风轮叶片气动优化设计    代海涛;秦明;周文明;丁勇钢;常慧英;

肝郁气滞证与风轮形态变化的相关性研究    顾星;刘务勤;赵上果;张乐平;

提高打散机叶轮寿命的几点方法    郑杰;

刺络法治疗翳症47例    叶允仁;

水平轴风力机风轮的气动设计    周振凯;刘占芳;颜世军;

变桨距风力发电机组的PID控制器设计    张维新;郝雅楠;

加强企业文化建设 推动企业持续发展    李宝林;

风力发电机组的桨距角滑模变结构控制    杨锡运;刘欣然;

万和创新双风轮技术厨房不再食烟火    本报记者 许巍

风轮纺织公司“抱团过冬”积聚后劲    记者 高怀军　王军政

风轮叶片中的高科技    袁清昌

双星重组东风轮胎能双赢吗    本报记者 班卫东

风轮公司当选“十五”陕西著名国企    记者　 严家民 通讯员　 徐文嵘

风轮公司月均创汇200万美元    记者　 严家民 通讯员　 徐文嵘

陕西风轮纺织公司以“三高”闯市场    徐文嵘

坚持四靠理念 实现和谐发展    陕西风轮纺织股份有限公司董事长 李树生

陕西风轮自营出口居全省前列    记者　 严家民 通讯员　 徐文嵘

今天的你,是人与人的和谐    本报记者　 朱小红　严家民 通讯员　 徐新民

大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究    戴巨川

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究    张纯明

兆瓦级风力发电机组变桨距系统控制技术研究    郭洪澈

风力发电机组建模与变桨距控制研究    高峰

大型并网风力发电机组控制算法研究    叶杭冶

大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究    王晓东

新型无刷双风轮直驱风力发电机组及其控制技术研究    刘艳萍

大型风力发电机组的智能控制研究    张新房

大型风力机功率控制与最大能量捕获策略研究    孔屹刚

基于风轮气动特性的变桨距控制器设计    周世晟

风电机组异步变桨技术的研究    张秋琼

兆瓦级风电机组变桨距控制技术研究    周波

兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析    甄海华

风电机组智能变桨距控制及优化研究    李朝霞

风力发电机电动变桨距控制系统的优化研究    吉小康

大型风力发电机组的独立变桨距控制技术研究    马佳

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究    姜海全

电网友好型机组变桨距控制技术研究    敬章龙