直驱式永磁风力发电机组仿真系统的设计与实现

发布时间：2017-06-15 01:01

  本文关键词：直驱式永磁风力发电机组仿真系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着大型风电机组需求的不断增加,以及海上风机的不断发展,直驱永磁风力发电机组以其可靠性高,运行效率高的优势受到学者的广泛关注。同时LabVIEW仿真软件具有实时性好,精确度高的优点,在风电机组仿真中应用广泛。本文以LabVIEW为仿真软件,基于“风电机组半物理仿真平台研究与开发”项目,实现了直驱永磁风电机组运行状态的实时模拟。本文首先通过深入研究风力机、永磁发电机、双PWM变流器的数学模型和控制策略,利用LabVIEW软件实现了以上三部分的独立仿真和验证,并通过研究直驱风电机组各环节之间的逻辑结构和能量传递关系,实现了风电机组的整机仿真联调。同时,为使仿真平台模型更加完整,本文还建立了带有Chopper电路的网侧变流器数学模型,并利用LabVIEW软件实现了电网电压跌落时的变流器模型仿真。最后,本文针对仿真平台在多种运行状态下的仿真结果做了详细的分析,验证了直驱永磁风力发电机组仿真平台建立的合理性和正确性。为提高仿真系统的运行速率,本文将整机仿真程序放在PXI中运行,并利用UDP通信将仿真数据上传至上位机。为使上位机能实时显示PXI中各仿真参数的运行情况,本文为直驱永磁风力发电机组仿真平台开发了一套智能的上位机监控界面,既能显示各仿真参数的总体运行趋势,又能实现对某一或某几个仿真参数运行情况的可选查看。同时本文还利用LabVIEW TDMS函数实现了仿真数据的实时存储功能和历史数据读取功能,使风电机组上位机仿真平台的功能更加丰富。
【关键词】：永磁发电机 LabVIEW软件 LabVIEW TDMS函数 Chopper电路
【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】：TP391.9;TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 直驱永磁同步发电机的发展11
• 1.3 直驱永磁同步风力发电系统的拓扑结构11-12
• 1.3.1 直驱永磁同步电机与双馈同步电机的对比11-12
• 1.3.2 全功率变流器的控制系统12
• 1.4 直驱永磁同步风力发电系统控制方法的研究现状12-14
• 1.4.1 机侧变流器的研究现状12-13
• 1.4.2 网侧变流器的研究现状13-14
• 1.5 LabVIEW仿真软件14-15
• 1.6 低电压穿越概述15
• 1.7 本文主要研究内容15-16
• 第2章 风力机的建模与仿真16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 风能利用系数与叶尖速比16-17
• 2.3 风轮建模17
• 2.4 传动系模型17-18
• 2.5 变桨控制18-19
• 2.6 风电机组功率控制19-21
• 2.7 基于LabVIEW的风力机仿真21-22
• 2.8 本章小结22-23
• 第3章 直驱风电系统机侧建模与仿真23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 三相静止坐标系下的永磁发电机数学模型23-24
• 3.3 基本坐标变换关系24-25
• 3.4 永磁发电机的dq轴模型25-26
• 3.5 永磁发电机的控制策略26-27
• 3.6 三相静止坐标系下机侧变流器的数学模型27-29
• 3.7 基于LabVIEW的直驱风电系统机侧仿真29-31
• 3.8 本章小结31-32
• 第4章 直驱风力发电系统网侧建模与仿真32-41
• 4.1 引言32
• 4.2 网侧变流器数学模型32-34
• 4.2.1 三相静止坐标系下网侧变流器的数学模型32-34
• 4.2.2 网侧变流器的dq轴模型34
• 4.3 网侧变流器控制策略34-36
• 4.4 SVPWM算法仿真36-38
• 4.4.1 SVPWM算法的基本原理36
• 4.4.2 SVPWM算法实现36-38
• 4.5 带有Chopper电路的网侧变流器数学模型38-39
• 4.6 基于LabVIEW的网侧变流器仿真39-40
• 4.7 本章小结40-41
• 第5章 基于LabVIEW的上位机功能设计41-53
• 5.1 引言41
• 5.2 监控界面设计41-46
• 5.3 数据存储设计46-52
• 5.4 应用程序生成52
• 5.5 本章小结52-53
• 第6章 直驱风电系统仿真结果分析53-64
• 6.1 引言53
• 6.2 直驱永磁风力发电机组仿真结果分析53-60
• 6.2.1 发电机转速与运行状态的关系53-54
• 6.2.2 额定风速以下的仿真结果54-58
• 6.2.3 额定风速及以上的仿真结果58-60
• 6.3 网侧变流器仿真分析60-61
• 6.4 带Chopper电路的直流侧模型验证61-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第7章 结论与展望64-66
• 7.1 论文的工作总结64
• 7.2 论文的展望64-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-72
• 致谢72

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