风力发电机组塔架振动安全阈值分析
本文选题:风力发电机组 切入点:安全阈值 出处:《华北电力大学(北京)》2016年硕士论文
【摘要】:近年来,可再生能源中风能的利用越来越广泛。由于对化石能源的依赖,环境问题逐渐越来越紧迫,这使得人们对可再生能源的利用关注越来越迫切,这也就进一步加快风能转换系统的发展。随着风能的大规模应用,风力发电机组这一将机械能转换为电能的装置起着至关重要的作用。风力发电机组的控制系统和机械结构也变得越来越复杂,如何保证风力发电机组在运行环境中不发生损坏也变得更为困难,但它的能否稳定安全运行决定着风能利用的稳定安全。所以对风力发电机组的安全评估相关的参数安全阈值的探索性的研究有着重要的意义。本文的主要内容如下:(1)首先建立风力发电机组数学模型,通过分析各部件模型建立了风力发电机组线性状态空间,重点建立了塔架模型的数学模型并分析其振动影响因素,分析计算风力发电机组极端载荷外推计算的方法原理,以得到风力发电机组安全运行的范围。(2)介绍风力发电机组安全阈值的内容及意义,结合机组模型构建了李雅普诺夫V函数结构,确定安全阈值的分析方法,得到超越安全阈值。分别采用线性化模型降阶和系统辨识方法,完成构建适用于风力发电机组塔架振动分析的安全阈值的方法。(3)以某风力发电机组模型为例,对其进行动力学模态进行分析,采用GLBladed及Matlab软件分析确定模型的安全阈值。并对两种方法得到的安全阈值范围进行分析,在湍流风下,以正常运行状态,正常停机状态为主要工况进行仿真验证对比,结果表明用系统辨识方法得到的安全阈值更加具有指导意义,通过实际风电场中的单台风力发电机组的数据分析进一步验证了安全阈值的有效性。并在急停状态进行分析,结果表明获得的安全阈值切实有效,能够起到对紧急停机设计提供参考依据的作用。(4)计算验证了本论文采用的安全阈值设计方法,调整紧急停机控制参数,达到了在紧急停机工况时风力发电机组塔架运行轨迹在安全阈值范围之内的目的。
[Abstract]:In recent years, renewable energy stroke energy is more and more widely used.Because of the dependence on fossil energy, environmental problems are becoming more and more urgent, which makes people pay more and more attention to the use of renewable energy, which further accelerates the development of wind energy conversion system.With the large-scale application of wind energy, wind turbine, which converts mechanical energy into electric energy, plays an important role.The control system and mechanical structure of wind turbine have become more and more complicated, so it is more difficult to ensure that the wind turbine is not damaged in the operating environment.However, its stable and safe operation determines the stability and safety of wind energy utilization.Therefore, the exploratory research on the safety threshold of wind turbine safety evaluation is of great significance.The structure of Lyapunov V function is constructed in combination with the unit model, and the analysis method of determining the safety threshold is obtained, and the safety threshold is obtained.Using linearized model reduction method and system identification method respectively, the method of constructing safety threshold suitable for tower vibration analysis of wind turbine is completed. The dynamic mode of a wind turbine model is analyzed by taking a wind turbine model as an example.The safety threshold of the model is determined by GLBladed and Matlab software.The range of the safety threshold obtained by the two methods is analyzed. Under the turbulent wind, the main operating conditions are normal operation state and normal downtime state, and the simulation results are compared.The results show that the safety threshold obtained by the system identification method is more instructive, and the validity of the safety threshold is further verified by the data analysis of a single wind turbine in a practical wind farm.The results show that the safety threshold obtained is effective and can provide reference for emergency shutdown design. The calculation verifies the safety threshold design method adopted in this paper.The control parameters of emergency shutdown are adjusted to reach the goal that the operating track of wind turbine tower is within the safety threshold range under emergency shutdown condition.
【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】:2016
【分类号】:TM315
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,本文编号:1716471
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