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

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

风力发电机偏航系统模糊控制的研究    李毅;温正忠;赵少刚;陈丽娟;

兆瓦级风力发电机变桨距机构设计及分析    田亚平;刘绍杰;

兆瓦级风力发电机组的数字化设计技术应用    张青雷;郭井宽;

我国风力发电产业前景与策略    周鹤良;

风电制造业国产化问题的思考    杜蕴杰;毕宝华;

合成润滑剂在风力发电机上的应用    穆安正;

“兆瓦级垂直轴风力发电机组研制项目系统参数优化专题”项目通过国家发改委的中间评审    

智能型离网风力发电机组的设计研究    陈学庆;刘素芳;

风力发电机控制系统的可靠性设计    孟彦京;金璐;

基于FMEA法的风力发电机组故障模式分析    何成兵;顾煜炯;邢诚;

风力发电机组风轮叶片材料的使用方向    

风力发电机组整体运行效率的评估研究    马宁;翟庆志;仝超;王国成;

风力发电机组的智能控制仿真研究    胡林静;席东民;王永兰;

水平轴风力发电机组通用动力学建模研究    刘桦;邓良;廖晖;

对风力发电机组并网技术问题的探讨    陈艳;

风力发电机组火灾危险性及防范措施研究    杨旭坤;

叶轮和机舱对风力发电机组动力特性及地震反应谱响应的影响分析    祝磊;姚小芹;

风力发电机组用轮毂底座等大型低温球铁件的铸造技术    

风力发电机组的桨距角滑模变结构控制    杨锡运;刘欣然;

变桨距风力发电机组的PID控制器设计    张维新;郝雅楠;

我市3个省重大科技专项通过验收    记者 李江涛　通讯员 张现利

风电装备“吹”出大产业    本报记者 姚学文　通讯员 任彬彬

中石油首台兆瓦级风力发电机组在“辽河”下线    首席记者 吕红丽

风力发电机组控制系统关键技术获突破    

新能源面临两大困局普及亟待政策统筹    英莲

湘电集团：携关键技术乘“风”而上    本报记者 冯济武

发电集团“风驰电掣”    记者 马钦麟　实习生 杨珍

东汽第1000台风电机组下线    本报记者 李联慧

中国国电集团总经理朱永芃来连考察    通讯员 严维新 吉志强 记者 贺耀堂

北车风电首台风力发电机组下线    记者 庄云锋

水平轴风力发电机组风轮叶片优化设计研究    徐宝清

风力发电机组控制策略优化与实验平台研究    刘军

风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究    卢奭瑄

湍流风场模拟与风力发电机组载荷特性研究    何伟

风力发电机组组合式叶片结构设计研究    陈广华

海上风电机组系统动力学建模及仿真分析研究    王磊

风力发电机组振动检测及噪声评估研究    吴宏钢

变速定桨风力发电系统控制技术研究    陈杰

大型风电机组整机及关键部件仿真分析与优化设计研究    李俊

液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究    艾超

兆瓦级变浆距风力发电机组智能控制系统的研究    赵阳

大型风力发电机组独立变桨技术研究    李缓

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

变速变桨距风力发电机组的滑模变结构控制技术研究    王立军

风力发电机组综合优化选型方法研究    刘瑞轩

含风力发电机组的网络能量分布特征分析    刘苑红

风力发电机组振动监控系统研究    王有珺

双馈感应风力发电机组运行控制的物理模拟仿真    晁储琰

1.5MW风力发电机组液控技术研究    孙勇

风力发电机组振动在线监测及故障诊断    张小科