风力发电提水系统变频调速的研究

发布时间：2020-04-30 06:18

【摘要】：在偏远无电地区推广风力发电提水技术,不仅能解决当地居民和牲畜的饮水难题,而且还能有效利用丰富的风能资源。在风速波动的情况下,为了提高风力发电提水系统的运行效率和可靠性,本文采用准Z源逆变器替代升压斩波电路级联电压型逆变器的电路结构。为了使风力发电提水系统能够协调运行,本文根据风速的变化使用变频矢量调速方法实时调节水泵电动机的转速,论文的主要研究内容如下:本文介绍了风力发电提水系统的研究意义和背景,并对国内外研究现状进行了阐述。设计了风力发电提水系统结构,并对该系统各个组成部分的特性进行了详细的分析。本文详细分析了准Z源逆变器的工作原理并建立了数学模型。通过三次谐波注入SPWM的调制方法提高了准Z源逆变器的直流电升压倍数。本文分析了三相异步电动机变频矢量控制原理,并在风力发电机输出功率变化的情况下,采用上述方法实时调节了水泵电动机的转速。根据用户的实际情况,对电动机、水泵和风力发电机进行了配套选型,同时对组成准Z源逆变器阻抗网络的电容、电感和二极管进行了参数设计。本文搭建了风力发电提水系统仿真模型,对风力发电机、准Z源逆变器、以及风力发电提水系统变频矢量调速方法进行了仿真分析,仿真结果表明采用准Z源逆变器替代升压斩波电路级联电压型逆变器的电路结构,能够保证风力发电提水系统稳定运行,提高系统运行效率和可靠性;根据风速的变化,采用变频矢量调速方法实时调节水泵电动机的转速,不但可以降低三相异步电动机的启动电流,而且能够使风力发电提水系统在风大时多抽水,风小时少抽水。
【图文】：

图 5.1 风能利用系数 CP的仿真模型Fig. 5.1 The simulation model of rotor power coefficient (CP)力机的机械输出功率由风速V 、空气密度 、叶轮扫风面积 A以及风能利用系

)风力机的机械输出功率由风速V 、空气密度 、叶轮扫风面积 A以及风能利用系数 共同决定。风力机的仿真模型如图5.2所示。风力机叶轮半径为3.64m ，空气密度 为1.13kg m，桨距角 为 0。为了使风能利用系数始终保持在 0.48，风力机叶轮转速与风速的比值取 2.15。图 5.2 风力机仿真模型Fig. 5.2 The simulation model of wind turbine当风速发生变化时，风力机的机械输出功率P 和机械输出转矩mT 的波形如图 5.3 所示。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614;TV675

【参考文献】

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本文编号：2645478