10kW双馈风电机组仿真实验台开发研究

【摘要】：为了可以在实验室开展风电机组研究工作，实现对机组深入分析，本文研发了单台10kW双馈风电机组仿真实验台。风电模型机组设计包括机械结构部分和电气控制部分，本文重点分析电气控制部分。 本文所研究风电模型机组主要包括风轮模拟系统、变桨距系统和发电机系统。针对实验室内不具备风电场风资源的问题，对风电模型机组采用风轮模拟系统实现风功率模拟。文中对风轮模拟系统建立了数学模型，研发了风功率模拟控制算法，并通过设计硬件执行机构完成了对机组的动力驱动。在电动变桨距系统中，对机组叶片模型进行了深入分析，设计了电动变桨距控制器，并利用伺服驱动系统实现控制叶片桨距角。本文重点研究了发电机系统，对发电机变流器机侧、网侧分别建立了数学模型，研究了双馈发电机控制策略，并相应地设计了转矩控制器。通过对发电机变流器的研究、调试、试验等过程，实现了为转子励磁和发电机并网发电。模型机组的主控系统将以上各个子系统协调控制，实现机组的稳定运行。另外，还为风电模型机组设计了主动偏航系统、远程监控系统和报警系统等。在机组开发研究过程中，对各个系统进行研发、设计与调试，使得模型机组基本具备了兆瓦级风电机组的功能。 最后，利用模拟风轮的转矩特性，完成了风电模型机组的启机、并网、发电和停机过程，并分析了机组运行的静态特性和动态特性。通过实验验证了模型机组的设计可靠性。开发的该项实验台已得到成功应用，并受到用户好评。 【关键词】：双馈 风电模型机组 控制器 矢量控制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 风电行业现状10-11
• 1.2.1 国内风电装机容量10-11
• 1.2.2 国外风电装机容量11
• 1.3 国内外变流器技术研究现状11-12
• 1.4 模型机组的研究现状12-14
• 1.5 论文研究的主要工作14-15
• 第二章 风轮模拟系统15-24
• 2.1 风轮特性15-17
• 2.2 风轮电动模拟17-24
• 2.2.1 风轮模拟转速算法18-19
• 2.2.2 变频器控制策略框图19-24
• 第三章 变桨距系统24-28
• 3.1 变桨距系统概述24-25
• 3.2 变桨距控制算法25-28
• 第四章 发电机系统28-49
• 4.1 发电机系统概述28-29
• 4.2 发电机系统控制策略29-38
• 4.2.1 双馈发电机数学模型29-30
• 4.2.2 双馈发电机机侧变流器数学模型30-34
• 4.2.3 双馈发电机网侧变流器数学模型34-38
• 4.3 变流器调试38-43
• 4.4 发电机系统控制算法43-49
• 第五章 电气控制系统49-60
• 5.1 软件部分49-53
• 5.1.1 转矩转速控制器49-50
• 5.1.2 总体运行系统50-51
• 5.1.3 偏航逻辑系统51-52
• 5.1.4 报警系统52-53
• 5.1.5 远程监控系统53
• 5.2 硬件部分53-60
• 5.2.1 总体架构53-58
• 5.2.2 通讯网络架构58-60
• 第六章 机组运行特性60-69
• 6.1 运行状态60-61
• 6.2 测试与仿真数据对比61-63
• 6.3 机组静态特性63-64
• 6.4 实验分析64-69
• 第七章 结论69-70
• 参考文献70-73
• 附录 A 参数表73-76
• 在学研究成果76-77
• 致谢77

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