风电控制与物理实验系统设计与开发

【摘要】：风力发电作为一种清洁可再生能源,近些年在世界范围内取得了飞速的发展,其中变速恒频风电机组以其独特的优势,逐渐成为风电研究领域的主流。本论文主要对双馈风电机组电控系统、机组防雷以及风电物理实验系统进行了设计。 论文首先介绍了双馈风电机组工作原理及运行过程,在此基础上给出了双馈风电机组电控系统总体要求、结构以及功能。围绕此要求及功能对各部分电控系统进行详细的设计,给出了系统软硬件部分的设计方案。具体包括：机组各控制系统配电部分的设计、机舱主控系统和塔底主控系统的电控部分的设计、变桨控制系统电控部分的设计、变流系统电控部分的设计以及风电机组监控系统的设计。然后对风电机组防雷部分进行了详细的分析,首先进行了风电机组防雷区域的划分,在此基础上给出了机组的防雷保护措施,具体包括风电机组机械部分和电控部分的防雷保护设计,然后还介绍了风电机组各部分的接地技术。 最后,由于风力发电对于风能要求的特殊性,在实验室进行风电实验研究时不可能安装实际的风机设备,于是在实验室的环境下,搭建了一套风力发电物理实验系统。论文给出了具体的硬件设计方案,并且已经初步实现了风力机特性模拟功能,为开展变速恒频发电实验奠定了基础。 【关键词】：双馈机组 电控系统 防雷 物理实验系统
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 风力发电机组研究现状10-13
• 1.2.1 风力发电机组的基本形式10-12
• 1.2.2 国内外风力发电机组研究现状12-13
• 1.3 风力发电技术的发展趋势13-14
• 1.4 本论文的主要研究内容14-16
• 第2章 双馈风力发电机组电控系统总体设计16-25
• 2.1 风力发电机组总体组成16-17
• 2.2 双馈风力发电机组控制过程17-21
• 2.2.1 双馈风力发电机组介绍17-19
• 2.2.2 异步风力发电机组运行过程19-21
• 2.3 双馈风力发电机组电控系统设计21-24
• 2.3.1 双馈风力发电机组电控系统总体要求21-22
• 2.3.2 双馈风力发电机组电控系统结构22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 双馈风力发电机组电控子系统设计25-63
• 3.1 双馈风电机组电控系统设计方案25-31
• 3.1.1 电控系统构成25
• 3.1.2 电控系统总体方案实现25-27
• 3.1.3 电控系统配电设计27-31
• 3.2 主控系统设计31-46
• 3.2.1 主控系统设计方案31-32
• 3.2.2 主控系统具体功能描述32-34
• 3.2.3 控制器信号整理34-35
• 3.2.4 主控系统和机舱控制系统间的通讯35-36
• 3.2.5 主控系统主要信号的检测方法36-43
• 3.2.6 控制过程程序流程图设计43-46
• 3.3 变桨控制系统设计46-53
• 3.3.1 变桨距控制原理46-47
• 3.3.2 变桨控制系统结构47-49
• 3.3.3 变桨控制系统电控部分设计49-50
• 3.3.4 变桨控制系统控制程序流程图设计50-53
• 3.4 变流系统设计53-60
• 3.4.1 变流系统电控系统总体设计53-55
• 3.4.2 变流系统滤波电路及信号采集电路设计55-60
• 3.5 风电场监控系统(SCADA)系统设计60-62
• 3.5.1 风电场SCADA系统构成60
• 3.5.2 风电场SCADA系统功能60-61
• 3.5.3 风电场SCADA系统实现61-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第4章 双馈风电机组防雷设计63-73
• 4.1 风电机组防雷区域的划分63-64
• 4.2 风电机组的防雷64-72
• 4.2.1 机械部件的防雷64-67
• 4.2.2 电控系统部分的防雷67-72
• 4.3 风电机组的接地设计72
• 4.4 本章小结72-73
• 第5章 风电物理实验系统设计73-79
• 5.1 风电物理试验系统设计方案73-74
• 5.2 风电物理实验系统方案实现74-78
• 5.2.1 主控系统设计74-76
• 5.2.2 变流系统设计76
• 5.2.3 伺服控制系统设计76-78
• 5.2.4 风力机模拟系统设计78
• 5.3 本章小结78-79
• 第6章 结论与展望79-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果84-85
• 致谢85

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