风力机特性模拟技术的研究

发布时间：2022-10-05 23:11

　　风力发电技术是解决能源危机与环境污染的重要手段。而风力发电技术的研究和发展需要大量的实验探索与验证。但由于风力发电系统中风力机特殊结构以及环境、安全等条件限制,在实验室中很难对大型风力发电系统进行实际实验。风力机模拟实验平台,通过对实际风力机输出特性的模拟,可为风力发电系统并网变流器控制及其在微电网中输出特性的研究提供实验场所。因此,风力机特性模拟技术及其实验平台研制,是支撑风力发电系统研究的一项重要技术。本文主要针对应用广泛的水平三桨叶风力机,进行准确、合理的模拟技术研究,并在实验平台上验证。从风力机各部分结构入手,研究模拟所需的数学模型;分析风力机不同运行状态,提出科学合理的模拟策略;并为验证数学模型与模拟策略的正确性,研制了风力机模拟实验平台。本文的主要研究内容如下:（1）首先,建立了风力机模拟中所需的风速、风轮以及传动链数学模型,并为实际大功率风力机建立了比例风力机模型。（2）详细分析了风力机稳态、动态以及工作运行状态,并根据其特性提出模拟策略。针对风力机稳态特性的模拟,提出电动机转矩或转速输出的控制模拟策略。针对其动态特性,采用轴转矩反馈惯量补偿法进行控制模拟。对于风力机工作... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究背景及意义
        1.2.1 风电技术发展现状
        1.2.2 风力机模拟实验平台的研究意义
    1.3 风力机及其模拟实验平台
        1.3.1 风力机
        1.3.2 风力机模拟实验平台
    1.4 风力机模拟研究现状
        1.4.1 模拟系统数学模型
        1.4.2 模拟策略
        1.4.3 模拟电机
        1.4.4 实验系统相关技术
    1.5 论文主要研究内容
第二章 风力机数学建模研究
    2.1 引言
    2.2 风速模型
        2.2.1 四分量组合风模型
        2.2.2 实测风速读取模块
    2.3 风轮模型
        2.3.1 贝兹理论与风轮模型建立
        2.3.2 风能利用系数分析
    2.4 传动链模型
    2.5 风力机比例模型
    2.6 本章小结
第三章 风力机特性模拟策略
    3.1 引言
    3.2 稳态模拟策略
        3.2.1 稳态特性分析
        3.2.2 转矩与转速输出控制
    3.3 动态模拟策略
        3.3.1 动态特性分析
        3.3.2 轴转矩反馈法补偿转动惯量
    3.4 风力机工作状态模拟策略
        3.4.1 风力机工作状态分析
        3.4.2 分阶段模拟风力机工作状态
    3.5 本章小结
第四章 风力机模拟实验平台研制
    4.1 引言
    4.2 风力机模拟实验平台硬件构成
        4.2.1 风力机监控单元
        4.2.2 风轮及传动模型执行单元
        4.2.3 模拟发电机执行单元
        4.2.4 能量回馈单元
    4.3 风力机模拟实验平台软件设计
        4.3.1 风力机模型编程实现
        4.3.2 电动机控制编程实现
        4.3.3 发电机控制编程实现
        4.3.4 辅助功能编程实现
    4.4 风力机模拟实验平台准确性改进
        4.4.1 电机能量损耗补偿
        4.4.2 变频器控制差值补偿
    4.5 风力机模拟实验平台实时性改进
        4.5.1 CANopen通信部分
        4.5.2 变频器对象字典
        4.5.3 基于Labview的CANopen编程实现
    4.6 本章小结
第五章 风力机模拟实验平台实验验证
    5.1 引言
    5.2 风力机模拟实验平台操作流程
    5.3 风力机模拟实验
        5.3.1 稳态运行模拟
        5.3.2 动态运行模拟
        5.3.3 工作状态模拟
    5.4 动态加载实验功能研发
        5.4.1 加载控制信号编程实现
        5.4.2 加载实验结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间参与的科研项目



本文编号：3686679