兆瓦级风电机组变桨距控制设计与实现

【摘要】：由于石油资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注,风能作为可再生绿色能源以其突出的优点成为全世界普遍重视的能源。风能开发的重要性已无可争辩,风力发电技术也随之得到迅猛发展。而进行大规模风能开发首先必须解决一系列关键技术问题,其中,风力发电机的变桨距控制是一个极具挑战性的控制问题,对其进行深入研究具有十分重要的现实意义。 本文以“兆瓦级(2MW)直驱型风力发电机组及其关键部件的设计和制造技术”项目研究为依托,提出了一种以ARM嵌入式系统为平台的风力发电机组变桨距控制系统的设计方案。首先通过研究风力机桨叶的空气动力学基本理论,得出变桨距控制的理论基础,分析了变桨距控制的基本规律。然后研究和分析了直驱型兆瓦级风力发电机组及其控制系统和变桨距控制策略,在设计变桨距控制器的控制策略时,将视角由常规的风机、风况局部环境扩展到含风机、风况、风电场、大电网等的广域环境。设计了变桨距控制系统的主体结构,并着重研究了变桨距控制系统的可靠性设计。同时详细设计了变桨距控制系统的软硬件模块,实现了变桨距控制系统的基本功能。最后,通过搭建基于ARM+Linux+PC的风力发电机变桨距控制器软硬件实验平台,验证了论文所设计变桨距控制系统的可实现性,在该平台基础上基本实现了实时控制风电机叶片桨距角的功能,对特殊情况下的紧急停机、一般情况下的机组的初始化、切入风速以下的启动变桨、发电状态下的变桨和正常停机等各项工况经过仿真实验均得到了比较满意的控制效果。 本文详细介绍和对比了国内外风力发电技术的研究和应用情况,提出了一种以ARM嵌入式系统为平台的风力发电系统变桨距控制器的设计方案,对风力发电变桨距控制系统进行了较为全面的从仿真到实验、从理论到实践的深入研究,为今后的进一步研究奠定了一定的基础。 【关键词】：风力发电 变桨距控制 ARM Linux
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题的背景8-9
• 1.2 风电发展综述9-11
• 1.2.1 世界风电发展概况9-10
• 1.2.2 风力发电机组的发展10-11
• 1.3 风力发电机组控制技术11-14
• 1.3.1 国内外风机控制技术研究概况11-12
• 1.3.2 定桨距控制与变桨距控制的比较12-13
• 1.3.3 国内外风机控制技术发展趋势13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 风力机变桨距控制理论研究15-25
• 2.1 风力机空气动力学基础15-20
• 2.1.1 风速特性15-16
• 2.1.2 风力机桨叶的气动力16-18
• 2.1.3 风力机的功率与风能利用系数18-20
• 2.2 变桨距风力机基本控制策略20-21
• 2.3 变桨距控制技术分析21-23
• 2.4 独立变桨距电动伺服执行机构23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 兆瓦级风电机组变桨距控制设计25-39
• 3.1 兆瓦级风力发电机组结构25-26
• 3.2 兆瓦级风力发电机组的控制系统及软硬件模块分析26-31
• 3.2.1 系统组成26-27
• 3.2.2 主控制系统27-28
• 3.2.3 偏航控制系统28-29
• 3.2.4 变频器控制系统29
• 3.2.5 变桨距控制系统29-31
• 3.3 兆瓦级风力发电机组的变桨距控制策略研究31-33
• 3.3.1 风机运行状态31-32
• 3.3.2 控制策略32-33
• 3.4 兆瓦级风力发电机组的变桨距系统的设计33-38
• 3.4.1 变桨距系统总体设计33-34
• 3.4.2 变桨距控制系统的可靠性设计34-36
• 3.4.3 变桨距系统中的伺服控制系统36-37
• 3.4.4 变桨距控制软件设计37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 兆瓦级风力发电机组变桨距控制器实现39-58
• 4.1 变桨距控制器硬件实现39-42
• 4.1.1 总体结构39
• 4.1.2 嵌入式控制器39-41
• 4.1.3 伺服传动机构41-42
• 4.2 变桨距控制器软件实现42-46
• 4.2.1 总体结构42-43
• 4.2.2 风速与桨距角关系模块实现43
• 4.2.3 风速与变桨电机转速模块实现43-44
• 4.2.4 变桨电机转动方向模块实现44-45
• 4.2.5 驱动模块实现45-46
• 4.3 变桨距控制器仿真实验46-57
• 4.3.1 开发平台46-47
• 4.3.2 ARM板开发环境的建立47-49
• 4.3.3 Linux开发环境的建立49-53
• 4.3.4 实验分析53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 总结与展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文63-64
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目情况64

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

风力发电机、变流器及其低电压穿越概述    赵栋利;胡书举;赵斌;许洪华;

风力发电机及风力发电控制技术综述    刘细平;林鹤云;

基于CAN总线通讯的变桨距风力发电控制系统    曹冬宇;柴建云;李永东;伍小杰;

风力发电现状、发展前景及市场分析    易跃春

兆瓦级直驱式风力发电机组控制系统设计    宋文娟;王辉;刘红燕;

风力机异步变桨的初步研究    吴永忠;苏志勇;张丽娜;

风力发电机组变桨控制中光电编码器接口电路设计    李非昊;王湛;

风力机电动变桨伺服系统的控制    容旭巍;汪至中;荆龙;

兆瓦级风力发电机组电动变桨距控制系统设计    刘林;麦云飞;宁李谱;

大型风电机组偏航和变桨距控制系统研究    高文元;褚金;井明波;祝振敏;

基于ARM新型GPRS GPS车载监控终端的设计    邵于宁;胡刚;陈雪平;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究    张海清;陈永煌;朱晖;

沈阳地区待建风电场发电量定量预报方法研究    姜晓艳;张菁;明祥;臧俏冰;于万军;姜淼;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

家用江南体育在线直播观看 电源系统优化设计    龙维绪;王志刚;刘祖明;廖华;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

变速恒频双馈异步发电机组的控制技术    刘尹霞;刘峰;

利用ARM片内FLASH的射频卡考勤系统数据处理    李理;

基于分析建模方法的变桨距风力机静态特性数学模型    陈秋良;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

风力发电与抽水蓄能匹配的探讨    张兰丁;吴征;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

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;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

风力发电之转子侧变换器的研究    莫显聪;

基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究    陆晔;滕蓓;祁恩荣;

基于ARM7的火灾显示盘设计    周佳雯;

中国风电产业发展综述    秦明;张坤;郭靖;

风电叶片用环氧树脂/玻璃纤维复合材料性能研究    冯学斌;彭超义;周娟;郭俊;梁鹏程;胡杰桦;

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

中国风电产业融资问题研究    张伯松

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

永磁式直驱风电机组控制技术研究    刘颖明

双馈风电机组模型预测控制研究    井艳军

变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制技术研究    金石

大型风电叶片结构设计方法研究    马志勇

基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究    张海清

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

基于S3C44BOX的工业用煤成份分析仪研究    徐航

海上浮式风力发电机组载荷及结构性能研究    黄俊

基于GPS/DR和GSM的车辆定位导航系统设计与实现    张文乾

海上风力发电结构性能分析研究    庞文彦

风力发电机偏航控制系统的研究    金长生

大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析    魏义利

风力发电新型偏航驱动器设计与研究    陶磊

基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究    王增国

变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析    胡书举;李建林;许洪华;

并网型风力发电系统的现状与发展    耿华;杨耕;崔扬;梁之龙;

PLC在大型风力机变桨距系统中的应用    张雷;鄂春良;李海东;

海上风电柔性直流输电及变流器技术研究    王志新;李响;艾芊;解大;

几种适合变速恒频风力发电机并网方式对比分析    李建林;赵栋利;李亚西;许洪华;

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

双馈风力发电系统的低压穿越运行与控制    胡家兵;贺益康;

风力发电低电压穿越技术综述    张兴;张龙云;杨淑英;余勇;曹仁贤;

风力发电用电压跌落发生器研究综述    胡书举;李建林;梁亮;许洪华;

永磁直驱风电系统变流器拓扑分析    胡书举;李建林;许洪华;

    李善同　何建武　李笑蓉

复合励磁同步发电机励磁控制系统的研究与设计    任光法

主动磁力轴承的模糊PID控制    汤玲

MW级风力机变桨距机构的虚拟设计与仿真    高文元;孙涛;王加伟;王现青;马小英;

变速恒频风力机桨叶电液比例控制系统研究    戴赟;王志新;朱亦帆;

基于BP神经网络的风力发电机组变桨距控制仿真研究    杨晓红;葛海涛;

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用    郭峰;白焰;

基于遗传算法PID的风力机变桨距系统电液伺服控制    于振燕;张玮;张立强;

电液比例变桨距风力机节距角变化率研究    林勇刚;李伟;崔宝玲;刘宏伟;

基于LQR方法的风电机组变桨距控制的动态建模与仿真分析    张雷;李海东;李建林;鄂春良;付勋波;

大型风电机组变桨距控制技术的研究    张宪平;

基于Bladed的电液比例变桨距风力机半物理仿真平台    陈晓波;林勇刚;李伟;

变速恒频风力发电系统变桨距智能控制    姚兴佳;温和煦;邓英;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

变桨距风力发电机组的PID控制器设计    张维新;郝雅楠;

1．5MW双馈式变速恒频风电机组设计技术介绍    张大同;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

风力发电机组的桨距角滑模变结构控制    杨锡运;刘欣然;

风力发电变桨矩机构的改进模型研究    陈建伟;叶林;

基于执行依赖启发式动态规划的风机变桨控制    安连友;廖碧莲;宋绍剑;林小峰;

风力发电中液压系统的应用概述    贾福强;高英杰;杨育林;崔筱;

风力发电机组的智能控制仿真研究    胡林静;席东民;王永兰;

双馈风力发电机组最大风能捕获控制方法研究    谢桦;张德宏;

我国最大容量风机在青下线    本报记者 林刚

在产业链上延伸企业成长价值    张铭

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究    张纯明

大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究    戴巨川

液压型风电机组阀控液压马达变桨距控制理论与实验研究    李昊

兆瓦级风力发电机组变桨距系统控制技术研究    郭洪澈

风力发电机组建模与变桨距控制研究    高峰

大型风力机变桨距控制技术研究    林勇刚

大型并网风力发电机组控制算法研究    叶杭冶

大型风力发电机组的智能控制研究    张新房

水平轴海流能发电机械关键技术研究    刘宏伟

兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析    甄海华

3MW风机变桨距驱动系统设计    安占国

风电机组智能变桨距控制及优化研究    李朝霞

电网友好型机组变桨距控制技术研究    敬章龙

大型风力发电机组的独立变桨距控制技术研究    马佳

大型风力发电机组变速变桨距控制研究    罗敏

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

风力发电机电动变桨距控制系统的优化研究    吉小康

大型风电机组变桨距无模型控制研究    孙成丰

兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究    姜海全