网端负载波动时混合传动风电系统的控制方法

发布时间：2020-02-13 22:09

【摘要】：由于目前采用电力电子变流设备来实现变速恒频的风电机组具有成本高、低电压穿越能力弱、可靠性差等缺点,一种利用混合传动系统进行调速,实现变速恒频的方法成为研究热点。但该新型调速系统存在由于网端负载波动而影响调速电机控制精度的问题。针对此问题,对于该变速恒频风电系统中的调速电机提出了一种包含转矩观测器和线性二次控制器的转速控制新方法。利用岭回归算法,估算了调速系统的转动惯量和阻尼系数等参数。通过试验验证,证明了在网端负载波动和变风速的运行条件下,负载转矩观测器能有效的跟踪网端负载的变化。基于负载观测器所设计的调速电机控制方法不仅能使得调速系统输出误差满足实际应用要求,并且使其对于网端负载波动具有较强的稳定性。
【图文】：

装配图,试验台,原型,设备

如图5、6所示。试验台硬件由六部分组成：上位机、模拟风轮的伺服电动机1、差动轮系传动系统、永磁同步发电机、伺服电动机调速系统以及试验台控制系统。软件则由DAQNavi驱动和LabVIEW开发环境组成。伺服电机1联轴器1传感器1同步发电机同步带轮1+差动齿轮箱同步带轮2负载伺服电机2传感器2联轴器2联轴器5联轴器3联轴器4图5试验台传动原理装配图Fig.5Assemblydiagramofthedriveprincipleoftestbed传感器2同步发电机伺服驱动器工控机伺服电机1传感器1差动齿轮箱伺服电机2图6试验台原型和设备Fig.6Prototypeandequipmentofthetestbed试验台的核心装置差动齿轮箱由单级行星减速器的圆柱形箱体固定带轮而成，且k=2，，如图7所示。利用LabVIEW软件，将生成的风轮转子文件输入到伺服电机1中，从而模拟变化的风轮转速，并作为混合传动风电系统的主输入，与差动轮系的行星架相连。同时，通过伺服控制单元，实时监督并反馈伺服电动机2的转速值，利用设计的控制方法，动态控制调速伺服电动机转速，并作为调速输入与差动轮系齿圈相连；差动轮系太阳轮与同步发电机相连。传感器1、2采集传动轴转矩、转速等实测信号，调速电动机的相关参数见表1。APKL型同步带轮深沟球轴承16009PLS40差动齿轮箱图7差动齿轮箱结构示意图Fig.7Structurediagramofthedifferentialgearcase表1调速伺服电机2相关参数Tab.1Parametersofservomotor2参数数值额定功率/W400额定转矩/(Nm)1.27额定转速/(r/min)3000额定电流/A2.7转动惯量/(105kgm2)4.22额定电感/mH12.23定子电阻/Ω5.83永磁磁链/Wb0.0434.2试验求解J、B为测量调速端的转动惯量和阻尼系数，将试验台中模拟风轮输入的伺服电机1停止

装配图,差动齿轮箱,结构示意图

刂葡低场?软件则由DAQNavi驱动和LabVIEW开发环境组成。伺服电机1联轴器1传感器1同步发电机同步带轮1+差动齿轮箱同步带轮2负载伺服电机2传感器2联轴器2联轴器5联轴器3联轴器4图5试验台传动原理装配图Fig.5Assemblydiagramofthedriveprincipleoftestbed传感器2同步发电机伺服驱动器工控机伺服电机1传感器1差动齿轮箱伺服电机2图6试验台原型和设备Fig.6Prototypeandequipmentofthetestbed试验台的核心装置差动齿轮箱由单级行星减速器的圆柱形箱体固定带轮而成，且k=2，如图7所示。利用LabVIEW软件，将生成的风轮转子文件输入到伺服电机1中，从而模拟变化的风轮转速，并作为混合传动风电系统的主输入，与差动轮系的行星架相连。同时，通过伺服控制单元，实时监督并反馈伺服电动机2的转速值，利用设计的控制方法，动态控制调速伺服电动机转速，并作为调速输入与差动轮系齿圈相连；差动轮系太阳轮与同步发电机相连。传感器1、2采集传动轴转矩、转速等实测信号，调速电动机的相关参数见表1。APKL型同步带轮深沟球轴承16009PLS40差动齿轮箱图7差动齿轮箱结构示意图Fig.7Structurediagramofthedifferentialgearcase表1调速伺服电机2相关参数Tab.1Parametersofservomotor2参数数值额定功率/W400额定转矩/(Nm)1.27额定转速/(r/min)3000额定电流/A2.7转动惯量/(105kgm2)4.22额定电感/mH12.23定子电阻/Ω5.83永磁磁链/Wb0.0434.2试验求解J、B为测量调速端的转动惯量和阻尼系数，将试验台中模拟风轮输入的伺服电机1停止工作。根据J和B的测量方案利用LabVIEW软件编写测试系统

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