机械液压混合传动式风电机组功率控制技术研究

【摘要】：随着化石燃料燃烧带来的环境污染加剧及其储量的减少,全球对风能等可再生能源的开发利用越来越重视。风能是目前技术最成熟、最具规模化发展前景的可再生能源。近几年世界风力机新增装机容量持续攀升。风电装备的维护成本、运行可靠性和使用寿命等问题也随之日益受到关注,尤其传统风电机组存在齿轮箱故障率高、变流器技术复杂及谐波干扰等问题。也有液压传动式风电机组被研制出来,虽然可以弥补传统风电机组的一些缺陷,但是传动效率较低。本文提出基于机械液压混合传动的风力发电机组,通过合理配置系统参数,可以使得多数功率经机械传递,少数功率经液压传递,功率合流供给励磁同步发电机,几乎不对电网产生谐波干扰,减缓载荷冲击。该风力机不依靠传统的变流器控制发电机电磁转矩,而是通过控制变量泵排量来控制风轮转速,以捕获最大功率。同时,也可以调节发电机转速以满足并网要求。论文通过五个章节对机械液压混合传动式风力发电机组功率控制技术进行研究,五个章节的主要内容分别是：第一章介绍课题的研究背景,国内外风电发展现状以及风力机技术现状。提出课题研究意义和研究内容。第二章首先对机械液压混合传动结构方案论证,提出适合于风力机的机械液压混合传动方案。然后理论分析该传动系统的转速、功率、效率特性。提出基于该传动方式的并网转速控制和额定风速以下最大功率捕获方法。第三章建立该风力发电机组的动态模型,包括风速、风轮、混合传动系统、励磁同步发电机、电网模型。在AMESim中建立机械液压混合传动系统模型,验证其转速、功率、效率特性。以1.5 MW机械液压混合传动式并网风电机组为例,对主要部件进行参数计算,利用AMESim与MATLAB/simulink软件对机组运行工况进行联合仿真分析。仿真结果验证了机械液压混合传动在并网风电机组中的可行性,表明提出的机械液压混合传动式风力发电系统具有变速恒频控制方法简单、载荷冲击小、传动效率较高、电网友好性好等特点。第四章对30kW机械液压混合传动式风电机组的模拟试验系统进行研究,内容包括硬件选型、PLC控制系统设计、上位机程序设计等。经实验表明模拟风轮装置可以较快跟踪输入信号,转矩输出准确,较好地模拟风轮。上位机程序的数据显示、记录、与PLC和仪器的通信正常。第五章对课题的研究工作和成果总结,并对课题之后的研究方向和内容展望。 【关键词】：风力发电机组 机械液压混合传动 功率控制 传动特性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 国内外风电发展现状13-19
• 1.2.1 国内外风电装机情况13-18
• 1.2.2 风力机技术现状18-19
• 1.3 课题研究意义及研究内容19-25
• 1.3.1 研究意义19-24
• 1.3.2 研究内容24-25
• 2 风电机组的机械液压混合传动系统理论研究25-40
• 2.1 风电机组的机械液压混合传动系统结构25-30
• 2.2 机械液压混合传动系统特性30-36
• 2.2.1 机械液压混合传动系统转速特性30-31
• 2.2.2 机械液压混合传动系统功率特性31-33
• 2.2.3 机械液压混合传动系统的效率33-36
• 2.3 机械液压混合传动式风力机的功率控制原理36-40
• 2.3.1 变速恒频控制技术36-37
• 2.3.2 混合传动式风力机的功率控制37-40
• 3 机械液压混合传动式风电机组建模与仿真40-69
• 3.1 风轮模型40-44
• 3.2 混合传动系统建模与仿真44-57
• 3.2.1 混合传动系统参数计算44-49
• 3.2.2 增速齿轮箱参数计算49
• 3.2.3 混合传动系统建模49-54
• 3.2.4 混合传动系统仿真54-57
• 3.3 并网同步发电机模型57-60
• 3.4 机械液压混合传动式并网风电机组仿真60-69
• 3.4.1 并网转速控制61
• 3.4.2 阶跃风速下的仿真结果61-62
• 3.4.3 自然风速下的仿真结果62-68
• 3.4.4 机械液压混合传动系统缓冲效果68-69
• 4 机械液压混合传动式风电机组的模拟试验系统69-85
• 4.1 试验台硬件设计选型69-74
• 4.1.1 风轮模拟动力装置69-71
• 4.1.2 液压系统主要元件选型71-73
• 4.1.3 转矩转速、三相电参数采集73-74
• 4.2 试验台PLC控制系统设计74-78
• 4.3 试验台上位机程序设计78-83
• 4.4 实验调试结果83-85
• 5 总结与展望85-87
• 5.1 课题总结85
• 5.2 展望85-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士期间的主要科研成果92

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

印度风电发展情况分析    苏晓;

风力发电的发展现状与关键技术研究综述    侯喆瑞;张鑫;张嵩;

盾构刀盘驱动系统节能技术研究    刘怀印

基于LabVIEW的风力发电监控系统的研究与应用    李迺璐

基于虚拟仪器的温室系统环境温湿度检测    王世明;付乐;

基于GPRS的蔬菜大棚虚拟监控系统设计    岳洪伟;金迎迎;

基于GPS/GPRS的野外虚拟数据采集仪    岳洪伟;金迎迎;

青藏高原应对气候变化与生态环境安全策略    伏洋;张国胜;李凤霞;刘宝康;

基于GPRS技术的粮库温湿度监测系统设计    王志强;陈平;

基于虚拟仪器的粮食水分在线检测系统设计    王志强;陈平;

基于虚拟仪器的温室环境无线监控系统研究    张立辉;李君兴;王刚;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

基于LabVIEW的犁体六分力测试系统研究    张立辉;李君兴;

太阳能电池光谱性能测试系统    杨良;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

基于虚拟仪器的超声C扫描检测成像系统的设计    任述科;郭建中;张晗;王爱玲;

基于LabVIEW的色视觉定量测试研究    朱殷;徐熙平;

基于虚拟仪器的太阳能电池板自动跟踪系统    张重雄;和珊;王磊;

生物质茜素类染料结构改性及其无助剂染色    戚益;顾钰;安冬;徐倩倩;杜鹃;罗艳;

新型吸附制冷机的研制与实验研究    龚丽霞;王如竹;夏再忠;

拼板机液压系统分析与设计    严国英;

带有高速开关阀的先导式电/气比例阀仿真分析    姚蘅;王涛;范伟;彭光正;

北京市能源消费特征和节能降耗途径研究    王军;吴万标;周锐;方秀玉;薛婷;

基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计    苗晋玲

鳄鱼式液压剪切机及其控制系统的研究    周宁

白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究    丁雷

提高红外探测器探测率的理论分析    于石松

梯级水电站优化运行研究与应用    郑慧涛

装载机DANA32000型变速器液压系统分析    张永

线阵CCD的读出系统研究    刘志艳

取料系统起动特性及速度稳定性的理论分析和试验研究    赵俊波

高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计    张哲衡

风力发电机偏航控制系统的研究    金长生

隧道掘进机在中国地下工程中应用现状及前景展望    钱七虎,李朝甫,傅德明

DataSocket技术及其在网络化测试中的应用    胡倩,金心宇,唐震洲,周鹏

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究    赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江

风力发电机组的电气控制    马小亮;

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制    刘其辉,贺益康,赵仁德

交流励磁变速恒频风电系统运行研究    贺益康,郑康,潘再平,刘其辉

变速恒频双馈风力发电系统交流励磁综述    伍小杰,柴建云,王祥珩

风力发电与电力市场    雷亚洲,Gordon Lightbody

风力发电机组的非线性控制——变结构控制与鲁棒控制    杨俊华,吴捷

φ11.22m泥水平衡盾构监控系统的应用和开发研究    奚志勇 ,杨宏燕 ,顾德焜

变频调速液压控制技术的研究    周剑

二次调节静液传动系统控制的研究    余文霞

盾构刀盘液压驱动系统研究    郑久强

风力机结构组件的有限元模拟与优化设计    庞强

浅谈机械液压设备泄漏原因及解决办法    李彦彬

进口建筑机械液压软管的使用和点检    章崇任

机械液压联合剪切可行性的实验研究    楼永平,侯立毅

机械液压系统建模仿真中几个重要参数的选取    郭迎清;袁小川;陆军;

机械液压技术在轮胎行业的应用    阎美艳;

车辆用机械液压双流式变速器    郭维外;

行走机械液压全系统过滤方法    周海强;周志强;

螺旋式机械液压增力装置    王春福;戴岩;

日本建筑机械液压技术现状与动向    祁冠芳,薛鑫

国内建筑机械液压检测仪发展概况    王伟东

灯泡贯流机组机械液压过速保护技术特点    白素杰;陈燕新;

机械液压混合传动式风电机组功率控制技术研究    朱成党