2MW风电机组变桨系统设计与研究

【摘要】：随着世界各国工业的迅猛发展,石油、天然气、煤矿等天然能源日渐枯竭,新能源成为人们十分关注的领域。风力发电作为新能源的一种,具有来源广、无污染、全天候等优点。兆瓦级风力发电机因其发电功率大而成为风电行业的主流。本文针对2MW发电机组变桨系统进行设计与开发。 首先,本文分析了风电机组整机的组成及工作原理,利用PCCAD软件设计出2MW双馈型风电机组整机主电路；分析了变桨系统的组成及各部分功用,设计出变桨系统的主电路。所设计的主电路系统能够与风电机组很好配合,满足各种运行工况的要求。 其次,根据变桨系统特性,分析了叶尖速比和桨距角等参数对风力发电机获取风能的影响,对如何控制这些参数提高风力发电机的效率、实现各种工况的最佳运行作了深入研究,在此基础上提出变桨系统的控制策略。 然后,针对2MW风力发电机组,建立风速模型、风轮模型、传动系统模型等数学模型,根据数学模型和变桨控制策略,利用Matlab/Simulink软件搭建2MW风电机组变桨系统控制模型进行仿真。 最后,选用超级电容取代蓄电池作为变桨系统备用电源,对超级电容型号参数进行选择,并做超级电容模组自动回桨和自放电试验。 通过对风电机组变桨系统的研究,可得出结论：第一,变桨系统的仿真说明,所设计的变桨系统可以通过改变桨距角等变量将风力发电机功率控制在额定功率附近；第二,超级电容试验说明,超级电容取代蓄电池作为变桨系统备用电源是可行的,且电压均衡效果良好。 【关键词】：风力发电 桨距角 变桨控制 超级电容 电压均衡
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 论文选题背景和意义11
• 1.2 国内外风力发电发展现状11-15
• 1.2.1 国外风力发电发展现状11-13
• 1.2.2 国内风力发电发展现状13-15
• 1.3 风电机组功率控制调节方式15-17
• 1.3.1 定桨距被动失速控制15-16
• 1.3.2 主动变桨控制16
• 1.3.3 被动变桨控制16
• 1.3.4 主动失速控制16-17
• 1.4 本文主要内容17-18
• 第2章 风电机组整机和变桨系统主电路的设计18-32
• 2.1 风电机组总体的基本组成18-23
• 2.1.1 叶片18-19
• 2.1.2 轮毂及变桨系统19-20
• 2.1.3 主轴、主轴承及联轴器20
• 2.1.4 主齿轮箱20-21
• 2.1.5 发电机21-22
• 2.1.6 液压制动系统与偏航系统22-23
• 2.1.7 塔架及基础23
• 2.2 整机主电路的设计23-28
• 2.3 变桨系统主电路的设计28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 风力发电机组的控制理论32-39
• 3.1 风力机空气动力学特性32-35
• 3.1.1 空气动力学基础32
• 3.1.2 风能利用系数与贝茨理论32-34
• 3.1.3 叶尖速比与桨距角34
• 3.1.4 转矩系数34-35
• 3.2 变桨系统控制理论与控制策略35-38
• 3.2.1 变桨系统控制的理论基础35-36
• 3.2.2 变桨系统控制策略36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 变桨系统控制器的设计39-57
• 4.1 数学模型39-45
• 4.1.1 风电机组风速模型39-40
• 4.1.2 风轮模型40
• 4.1.3 风力机传动系统模型40-42
• 4.1.4 变桨控制部分线性化模型42-45
• 4.2 变桨系统控制方案的选定45-47
• 4.2.1 变桨系统控制过程45-46
• 4.2.2 PID控制器46-47
• 4.3 变桨系统仿真及结果分析47-55
• 4.3.1 变桨系统的仿真模型47-52
• 4.3.2 仿真结果及分析52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 变桨系统备用电源的应用57-66
• 5.1 超级电容的特性57-60
• 5.1.1 超级电容的优点57-58
• 5.1.2 超级电容电压均衡问题58-60
• 5.2 超级电容实验60-64
• 5.3 本章小结64-66
• 结论66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71

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

超级电容器均压技术综述    刘雪冰;程明;丁石川;

中国自然地理条件和人为活动对植被的影响    侯学煜

风力机叶片材料的选择与评价    杨萍;

变速恒频双馈风力发电系统并网控制仿真    高扬;于会群;张浩;彭道刚;

变桨轴承工况载荷计算与分析    陈龙;闫佳飞;夏新涛;

兆瓦级同步风力发电机变桨距控制策略研究    张文苑;郑恩让;朱玉国;孟彦京;

三种风力发电机组的建模与仿真    解大;张延迟;项真;

行星齿轮减速器载荷不均匀系数的测定    潘津生;

变速恒频无刷双馈风力发电机及其控制    邬开俊;王铁君;

直驱式永磁同步风力发电机双模功率控制策略的仿真研究    廖勇;庄凯;姚骏;李辉;何金波;

大型风电叶片结构设计方法研究    马志勇

并网风力发电机组的转矩控制研究    郑黎明

大型船用齿轮箱系统动态性能分析方法研究    魏超

开关磁阻风力发电系统最大风能跟踪控制仿真研究    王晓明;马诗洋;

双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制    肖如晶;杨向宇;曹江华;

我国环境演变研究的进展    张兰生;

气候、地形、植被与西部环境重建    申云霞

直驱式风电机组机电暂态建模及仿真    高峰;周孝信;朱宁辉;苏峰;安宁;

永磁同步风力发电机转矩动态滑模控制器设计    胡雪松;孙才新;廖勇;庄凯;

四点接触球转盘轴承沟道形状与游隙关系特性分析    陈龙;姜红卫;王黎峰;邱明;夏新涛;

无刷双馈风力发电系统的转速自抗扰控制    苏楚娟;杨俊华;杨梦丽;吴捷;

双馈感应风力发电机强迫功率振荡的频域分析法    陈波;吴政球;

基于横磁通发电机的永磁直驱风力发电系统    包广清;郑文鹏;毛开富;

无刷双馈电机直接反馈控制系统分析与设计方法的研究    王乐英

风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究    卢奭瑄

我国风电产业发展的财税支持政策研究    宋艳霞

永磁电机性能及参数数值计算与实验研究    张健

双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究    肖如晶

风电转换系统可靠性评估及其薄弱环节辨识    蒋泽甫

直驱永磁风电—燃料电池混合系统建模及功率平滑控制    谭勋琼

基于直流串联的海上风电场及其控制    何大清

风力发电机组组合式叶片结构设计研究    陈广华

永磁直驱风力发电变流器的并联运行研究    李瑞

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

飞轮储能技术应用于风力发电系统的仿真研究    王黎

两叶结构半转式垂直轴风力机恒转速控制方法研究    陈海峰

直驱永磁同步风力发电系统低电压穿越特性分析    刘胜文

笼型异步感应风电机组故障诊断中的电参数分析研究    马丽强

基于双级矩阵变换器的直驱风力发电系统控制研究    倪泽平

直驱风力永磁同步发电机电磁设计与运行特性分析    宋洪珠

微网双模式运行的控制策略研究    张纯

双整流器并联输出双绕组永磁同步风力发电机的研究    钱海荣

基于CROWBAR电路的双馈风电机组低电压穿越控制策略研究    胡娜

弯扭耦合齿轮传动系统固有频率与振型计算的传递矩阵法    伍良生,陈卫福

水下爆炸载荷作用下舰用齿轮箱强度极限数值仿真研究    计晨;汪玉;杨莉;冯麟涵;

舰船人员冲击损伤标准及耐受性研究    黄建松;华宏星;周建鹏;

1MW变速恒频风力机复合材料叶片设计    陈余岳;姚辉;李波;

大型风力机复合材料叶片的气动外形和载荷设计    齐沛玉;

复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策    戴春晖;刘钧;曾竟成;边力平;

风力机叶片的结构分析与铺层优化设计    李成良;陈淳;

大型风力机玻璃钢叶片设计    陈余岳

船体与设备一体化抗冲击分析    姚熊亮;戴绍仕;周其新;张阿漫;闻雪友;

基于船体与设备一体化的设备抗冲击阈值    张阿漫;周其新;姚熊亮;郭百森;闻雪友;

复合材料风机叶片发展现状及成型工艺进展    董锋岩;

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

多平行轴齿轮—轴承—转子系统耦合振动的有限元分析    余光伟

连续体结构拓扑优化理论与应用研究    左孔天

磁场调制式无刷双馈电机研究    张凤阁

无刷双馈风力发电系统及其控制研究    杨俊华

大型风机叶片气动性能计算与结构设计研究    李军向

风力发电机组叶片模型气动载荷研究    赵丹平

基于热弹耦合大功率船用齿轮箱动态特性研究    陆波

船舶复杂推进轴系耦合振动理论及试验研究    徐翔

船用齿轮箱的结构优化及抗冲击性能研究    林雪妹

大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究    曾杰

无刷双馈电机及其智能控制    林友杰

风力发电机整机性能评估与载荷计算的研究    郭健

风力机叶片设计和颤振分析    刘虎平

水平轴风力机CAD软件中风场模型及极限载荷预测方法研究    王楠

风力机旋转叶片动力特性及响应分析    信伟平

风力发电机组疲劳载荷测试系统的研究与设计    郭亮

风力机全系统载荷分析及优化设计软件的集成开发    刘吉辉

水平轴风力机叶片翼型的气动特性研究    苏明军

风力发电惹来官司    刘先曙;

风力发电    张伟康;

风力发电机专用轴承    李媛媛,叶亚飞

离网型户用风力发电机性能测试系统的开发    沈炳耘,王涛,刘志璋

美孚SHC润滑油让你的风力发电机性能出众    

美国的风力发电发展概况    涂强;

6米φ型垂直轴风力发电机    陈良康;

高强度风力发电机叶片    杨曼莉

KF—100型风力发电机充放电控制器    

介绍DF14—500W、DF2—100W微型风力发电机    玉忠;

风力发电机机壳制造工艺改进(摘要)    焦振永;孙占山;薛洪才;李冰;

利用面向方框图的仿真方法对风力发电机进行仿真    侯书红;张新燕;

基于单片机的风力发电机转速检测装置设计    李长有;程晓琦;

兆瓦级风力发电机绝缘的重复脉冲电老化寿命评定方法    刘学忠;钟力生;

低风速环境风力发电机的特点及优化    臧建彬;刘飞;于佳;刘叶弟;

基于叶素理论MW级水平轴风力发电机系统建模研究    高明;吴志强;

风力发电机组变桨距系统的H_∞控制研究    郭洪澈;郭庆鼎;

兆瓦级双馈风力发电机设计    吴世展;

地基基础对风力发电机塔架系统地震响应的影响研究    曹青;张燎军;

H型垂直轴风力发电机(1000W)    

南非发明新型垂直轴风力发电机    记者 李学华

沈阳造出国内首台3.0兆瓦风力发电机    记者 赵国清

湘机一风力发电机新产品通过省级鉴定    本报记者 杨期仁 通讯员 赵子征 李理纯

沈阳造出国内首台3.0兆瓦风力发电机    通讯员 楮宁

“菲仕”风力发电机填补多项国内空白    记者 罗佳旻

风力发电机巨头专利官司愈演愈烈    美国专利律师 薛之扬

全省首台2MW双馈风力发电机在宜下线    娜姿

提高双馈风力发电机准入标准    CNE记者 霍丽文

风力发电机工作原理及选购    江苏 马鹏飞

对《风力发电机工作原理及选购》一文的意见和补充    江苏省淮安经济开发区大地电子电器公司

变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制    范晓旭

双馈风力发电机积分滑模励磁控制与混合粒子群优化设计    王慧敏

双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究    肖如晶

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动力学及动态可靠性研究    周志刚

无刷双馈风力发电机无速度传感器控制的研究    朱云国

永磁同步风力发电机的最佳功率跟踪控制策略研究    任丽娜

直驱式永磁同步风力发电机在不平衡电网电压下的控制    肖磊

变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制技术研究    金石

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计    胡雪松

300W风力发电机偏航控制系统模拟研究    王欣

基于300W小型风力发电机自动刹车系统的试验研究    李佳

双馈风力发电机的稳态分析与变流器设计    郁灿

风力发电机变桨距系统研究    郑波

风力发电机智能偏航控制系统研究    张慧宁

兆瓦级风力发电机监测与故障诊断系统设计    彭镭

基于分数阶微积分风力发电机变浆距控制方法研究    吴卫珍

50W路灯用垂直轴风力发电机的实验与研究    李文慧

低风速小型永磁风力发电机叶片及支承的研究与设计    钱杰

双馈风力发电机测试系统的研制    赵巧红