大型风电机组转矩脉动抑制策略研究
发布时间：2022-08-11 16:10
随着风电机组的大型化发展,保证其在不同工况下的安全稳定运行是目前业界工作的重中之重。风电机组在运行过程中产生的转矩脉动,是影响机组稳定运行的重要因素之一。由于风速的频繁波动影响,叶片受力不平衡,产生了较大的气动转矩脉动。此外,发电机在运行过程中由于气隙磁场分布不均匀或者逆变器非线性等特性,导致定子电流中存在大量谐波,在低速运转时产生较大的电磁转矩脉动,通过传动轴作用到负载上,成为风电机组安全运行的重大隐患。本文以国内某型号的3MW的直驱风电机组作为研究对象,对气动转矩脉动和电磁转矩脉动的协同抑制策略进行研究,主要工作内容如下:首先,介绍了空气动力学原理、风能转换等基本理论,分析两种转矩脉动的产生原因并对其进行计算。同时,建立风电机组的数学模型,为后续协同抑制策略的研究提供了理论支撑。其次,对于电磁转矩脉动的抑制,采用谐波电压补偿的抑制策略。考虑到电磁转矩和输入电流之间存在耦合关系,要抑制电磁转矩脉动的产生,就要减小电流中的谐波含量。因此,针对输入电流中含量较高的谐波电流,通过低通滤波的方式将其提取出来,再根据谐波电流与谐波电压的关系,计算得到该谐波对应的稳态电压值,并将此计算值经过坐标...
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 风力发电技术发展现状
1.3 风电机组转矩脉动抑制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 风电机组基本理论与数学模型
2.1 风电机组空气动力学原理
2.1.1 风能计算
2.1.2 风能利用系数
2.2 永磁直驱风电机组数学模型
2.2.1 风速模型
2.2.2 风轮模型
2.2.3 传动轴模型
2.2.4 永磁同步发电机模型
2.3 气动转矩脉动的分析和计算
2.4 气动转矩脉动抑制策略
2.5 本章小结
第3章 永磁同步发电机的转矩脉动抑制策略
3.1 PMSG电磁转矩脉动与谐波关系
3.2 PMSG谐波数学模型
3.3 PMSG电磁转矩脉动谐波抑制策略
3.3.1 谐波电流提取
3.3.2 谐波电压计算
3.3.3 谐波电压补偿
3.3.4 仿真分析
3.4 本章小结
第4章 风电机组转矩脉动协同抑制策略及仿真
4.1 变桨距控制器设计
4.1.1 基于PID的同步变桨距控制器设计
4.1.2 基于PID的独立变桨距控制器设计
4.1.3 仿真分析
4.2 基于PID控制器的转矩脉动协同抑制策略
4.2.1 基于PID的转矩脉动协同控制系统设计
4.2.2 仿真分析
4.3 基于离散模糊控制器的转矩脉动协同抑制策略
4.3.1 基于离散模糊的转矩脉动协同控制系统设计
4.3.2 仿真分析
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PMSM转矩脉动优化的三相四开关新型SVPWM策略[J]. 董砚,张豪,荆锴,张现磊. 电力电子技术. 2020(01)
[2]大转动惯量风电机组变桨控制技术研究[J]. 崔天依,褚孝国. 热力发电. 2020(01)
[3]补偿电流注入的永磁同步电机转矩脉动抑制方法[J]. 钱强,闫丽华. 电气自动化. 2019(06)
[4]风切变和塔影效应的影响分析[J]. 郑金雨,卢奭瑄,申周. 科学技术创新. 2019(30)
[5]基于电压补偿的低速永磁电机谐波抑制控制策略研究[J]. 张强,王勇,苟铖. 电测与仪表. 2019(07)
[6]基于粒子群算法的SRM转矩脉动抑制研究[J]. 黄向慧,王永旺,程勇. 电气传动. 2018(10)
[7]减小风力机1P气动载荷和3P气动转矩脉动的独立变桨距控制策略研究[J]. 唐俏俏,刘皓明,任秋业,张占奎,迟永宁. 太阳能学报. 2018(09)
[8]一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法[J]. 谈竹奎,徐玉韬,肖永,吕黔苏. 电测与仪表. 2018(18)
[9]风电机组气动载荷控制策略[J]. 王湘明,杨景帅,李南. 沈阳工业大学学报. 2017(06)
[10]基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法[J]. 张海洋,许海平,方程,熊聪. 中国电机工程学报. 2018(04)
硕士论文
[1]永磁同步电机谐波抑制方法研究[D]. 崔兆蕾.湖南工业大学 2019
[2]风轮不平衡特性分析与故障诊断方法研究[D]. 赵凯.沈阳工业大学 2019
[3]大型风电机组功率与载荷协同控制策略研究[D]. 陈彦飞.沈阳工业大学 2019
[4]变速变桨距风力发电系统功率优化与控制方法研究[D]. 何丹阳.华北理工大学 2019
[5]基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究[D]. 张迪.西安理工大学 2017
[6]大型风力机性能优化的预测控制[D]. 唐慧敏.兰州理工大学 2014
[7]风电机组独立变桨距控制技术研究[D]. 郭百顺.湖南工业大学 2014
[8]大型风力发电机独立变桨距控制系统研究[D]. 刘静.中国矿业大学 2014
[9]变速变桨距风力发电机组模糊PID控制技术研究[D]. 张天鸿.东北大学 2012
[10]永磁同步电机矢量控制分析[D]. 龙明贵.西南交通大学 2012
本文编号：3674970
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 风力发电技术发展现状
1.3 风电机组转矩脉动抑制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 风电机组基本理论与数学模型
2.1 风电机组空气动力学原理
2.1.1 风能计算
2.1.2 风能利用系数
2.2 永磁直驱风电机组数学模型
2.2.1 风速模型
2.2.2 风轮模型
2.2.3 传动轴模型
2.2.4 永磁同步发电机模型
2.3 气动转矩脉动的分析和计算
2.4 气动转矩脉动抑制策略
2.5 本章小结
第3章 永磁同步发电机的转矩脉动抑制策略
3.1 PMSG电磁转矩脉动与谐波关系
3.2 PMSG谐波数学模型
3.3 PMSG电磁转矩脉动谐波抑制策略
3.3.1 谐波电流提取
3.3.2 谐波电压计算
3.3.3 谐波电压补偿
3.3.4 仿真分析
3.4 本章小结
第4章 风电机组转矩脉动协同抑制策略及仿真
4.1 变桨距控制器设计
4.1.1 基于PID的同步变桨距控制器设计
4.1.2 基于PID的独立变桨距控制器设计
4.1.3 仿真分析
4.2 基于PID控制器的转矩脉动协同抑制策略
4.2.1 基于PID的转矩脉动协同控制系统设计
4.2.2 仿真分析
4.3 基于离散模糊控制器的转矩脉动协同抑制策略
4.3.1 基于离散模糊的转矩脉动协同控制系统设计
4.3.2 仿真分析
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PMSM转矩脉动优化的三相四开关新型SVPWM策略[J]. 董砚,张豪,荆锴,张现磊. 电力电子技术. 2020(01)
[2]大转动惯量风电机组变桨控制技术研究[J]. 崔天依,褚孝国. 热力发电. 2020(01)
[3]补偿电流注入的永磁同步电机转矩脉动抑制方法[J]. 钱强,闫丽华. 电气自动化. 2019(06)
[4]风切变和塔影效应的影响分析[J]. 郑金雨,卢奭瑄,申周. 科学技术创新. 2019(30)
[5]基于电压补偿的低速永磁电机谐波抑制控制策略研究[J]. 张强,王勇,苟铖. 电测与仪表. 2019(07)
[6]基于粒子群算法的SRM转矩脉动抑制研究[J]. 黄向慧,王永旺,程勇. 电气传动. 2018(10)
[7]减小风力机1P气动载荷和3P气动转矩脉动的独立变桨距控制策略研究[J]. 唐俏俏,刘皓明,任秋业,张占奎,迟永宁. 太阳能学报. 2018(09)
[8]一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法[J]. 谈竹奎,徐玉韬,肖永,吕黔苏. 电测与仪表. 2018(18)
[9]风电机组气动载荷控制策略[J]. 王湘明,杨景帅,李南. 沈阳工业大学学报. 2017(06)
[10]基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法[J]. 张海洋,许海平,方程,熊聪. 中国电机工程学报. 2018(04)
硕士论文
[1]永磁同步电机谐波抑制方法研究[D]. 崔兆蕾.湖南工业大学 2019
[2]风轮不平衡特性分析与故障诊断方法研究[D]. 赵凯.沈阳工业大学 2019
[3]大型风电机组功率与载荷协同控制策略研究[D]. 陈彦飞.沈阳工业大学 2019
[4]变速变桨距风力发电系统功率优化与控制方法研究[D]. 何丹阳.华北理工大学 2019
[5]基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究[D]. 张迪.西安理工大学 2017
[6]大型风力机性能优化的预测控制[D]. 唐慧敏.兰州理工大学 2014
[7]风电机组独立变桨距控制技术研究[D]. 郭百顺.湖南工业大学 2014
[8]大型风力发电机独立变桨距控制系统研究[D]. 刘静.中国矿业大学 2014
[9]变速变桨距风力发电机组模糊PID控制技术研究[D]. 张天鸿.东北大学 2012
[10]永磁同步电机矢量控制分析[D]. 龙明贵.西南交通大学 2012
本文编号：3674970
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