液压蓄能式风力发电机组恒转速控制研究

发布时间：2020-09-15 12:03

　　 风力发电行业的发展对于调整各国能源结构、节约能源利用、保护全球生态环境和促进经济发展有着重要作用。传统风力发电机组需要变速齿轮箱和具有变频功能的变流设备才能实现风力发电机组的50±0.5Hz上网条件,而且齿轮箱和变流设备的庞大、昂贵与维修不便制约着风力机的发展。液压传动型风力发电机组采用液压传动系统代替齿轮箱将风轮的能量传递至地面,省去齿轮箱,发电机移至地面,不仅能够减轻塔顶机舱重量,而且由于液压传动可精确调速,故采用同步发电机直接上网,省去昂贵的变流设备。因此研究液压蓄能式风力发电机组对新一代风电技术的发展有着重要的意义。本文以液压蓄能式风力发电机组的蓄能发电系统恒转速控制为研究对象,采用理论分析、仿真研究与实验研究相结合的方法,以蓄能器-变量马达的开式液压系统为基础,研究液压蓄能式风力发电机组典型工况——蓄能器组作为动力源驱动变量马达带动同步发电机发电的恒转速控制,主要研究内容如下:首先分析各种液压型风力发电机组恒转速控制技术的特点与可靠性,总结经验;其次为了分析影响变量马达转速的原因,分别对蓄能器、变量马达、变量马达的变量机构和同步发电机进行了数学建模和受力分析,根据各部分数学模型建立了蓄能器-变量马达转速系统数学模型和传递函数,并针对蓄能器为变压力动力源和同步发电机对于变量马达恒转速输出控制的要求,提出了基于容积调速的转速控制方法和基于容积调速与节流调速的复合转速控制方法;最后在AMESim仿真软件中对所提出的方法进行了验证,分析了变量马达变量机构的响应速度、蓄能器初始充气压力、蓄能器最高充液压力、阶跃负载以及控制器参数对变量马达转速的影响。为了验证理论分析和仿真分析的正确性,在兰州理工大学与兰石研究院共同研制开发的600kW液压蓄能式风力发电机组样机上,以蓄能器组作为动力源驱动同步发电机进行了实验研究,对本文提出的恒转速控制方法进行了初步实验验证,并进行了阶跃负载对变量马达转速影响的实验,通过实验验证了本文提出的基于容积调速的转速控制方法的有效性,并得到了阶跃负载对变量马达转速的影响规律。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM315

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本文编号：2818939