风力机柔性传动特性模拟系统研究

发布时间：2021-01-23 07:55

　　由于扭力型变的存在,大功率、长出轴风力机在实际运行过程中,传动链部分会表现出柔性传动的特性。为简化模拟的难度,传统风力机模拟系统往往忽略风力机的柔性特性,但但会使风力机模拟的精确度有所降低。针对这一问题,本文提出了一种基于永磁同步电动机转矩闭环控制的大功率风力机柔性传动特性的模拟方法,使模拟机组复现了实际风力机传动部分的柔性特性。首先,建立实际风力机的风速模型,风力机模型和柔性传动机构模型,并将风力机参数按比例缩小至模拟系统可模拟的范围内,然后建立模拟用永磁同步电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系（α-β坐标系）和两相同步旋转坐标系（d-q坐标系）下的数学模型,简述了空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）和基于矢量控制的永磁同步电机转矩控制策略。在Matlab/Simulink环境下建立了模拟系统的仿真模型,通过转矩闭环控制的方法使模拟电机复现出大功率风力机柔性传动特性。针对风速突变和负载转矩突变的情况,以风力机等效高速轴转矩为给定转矩,模拟系统可以很好地复现实际风力机的柔性振荡特性,两者振荡频率幅值等均吻合。此外采用机电系统类比的方法对模拟系统可以模拟的范围进行了理论分析,在仿真系统中得... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

非直驱型风力机实际系统示意图

暇┯实绱笱ёㄒ笛?凰妒垦芯可??宦畚?第一章 绪论5设计，非直驱型风力机模拟系统示意图如下图1.2所示。图1.2 非直驱型风力机模拟系统示意图非直驱型风力机模拟系统包括实时模型仿真部分，电机驱动部分和模拟电机部分。其中实时模型仿真部分用于实时解算建立的风速、风力机和传动机构模型等，根据合适的模拟策略，从而实现风力机的模拟算法，并且最终给出一个参考的转矩或者转速信号，输出到电机驱动中，由电机驱动跟随参考指令，控制模拟电机转动，输出期望的转矩或者转速，带动风力发电机发电并网[7]。由于要求模拟的实时性和可靠性且风力机模型的非线性特性，所以往往实时模型仿真和解算采用高性能的数字处理芯片（DSP等）完成，本文采用半物理仿真平台RT-LAB代替数字芯片，其优越性是可以实时通过改变Matlab-Simulink仿真模型相关参数

第二章 实际风力机系统的数学模型及建模分析与风力机模型建模研究随机性，表现在其速度和方向随着时间在不断变化，能量和功率也会能是短期的高频的波动，也可能是昼夜变化或者季节变化所带来的长风向方面，由于现在的风力机都设计有偏航系统，能保证风力机叶片，因此，可以忽略风向对风力机组发电的影响。如下图2.1所示为风速，可以看出此时的风速在6.5m/s到7.5m/s的范围内波动，这种风速短期情况和气候引起。

【参考文献】：
期刊论文
[1]模块式轴向磁场磁通切换永磁电机控制策略[J]. 张蔚,王文林,於锋.  控制工程. 2017(11)
[2]风力机大型化发展中的总体设计技术[J]. 张兴伟,陈严.  新能源进展. 2013(03)
[3]权威发布:重量级研究报告受瞩目[J]. 赵靓,苏晓.  风能. 2011(11)

博士论文
[1]基于永磁无刷直流电动机的风力机模拟系统研究[D]. 郭鸿浩.南京航空航天大学 2014
[2]驱动空调压缩机的永磁同步电动机的控制技术研究[D]. 储剑波.南京航空航天大学 2010

硕士论文
[1]无位置传感器无刷直流电机SVPWM的研究与设计[D]. 郭浪千.中南林业科技大学 2017
[2]电动汽车永磁同步电机控制系统[D]. 徐明萌.南昌航空大学 2017
[3]新能源汽车电机驱动控制系统的研究[D]. 吴琦.辽宁工业大学 2017
[4]永磁同步电机伺服系统的死区效应补偿方法研究[D]. 张岌淼.重庆大学 2015
[5]直驱型永磁同步电动机弱磁控制方法的研究[D]. 李志林.河北工业大学 2015
[6]永磁直驱风力发电机组仿真与最优运行研究[D]. 沈洋.沈阳工程学院 2015
[7]青岛世园会标志性景观塔抗震和抗风性能分析研究[D]. 徐源.山东建筑大学 2014
[8]基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制的研究[D]. 刘军.浙江大学 2014
[9]风力发电机组传动链建模仿真研究[D]. 王娜.东北大学 2013
[10]永磁同步电机低速控制策略研究[D]. 陈为奇.北方工业大学 2012



本文编号：2994854