無刷同步風力發(fā)電機偏航變漿控制系統(tǒng)研究.pdf

1、能源危機和氣候問題日益嚴重，世界各國加緊開發(fā)利用新能源。由于風能蘊量巨大，綠色無污染，風力發(fā)電成本低，規(guī)模效益顯著，因此得到了快速發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種風力機型。目前，商用大型風力機以水平軸、三葉片、變槳距、上風向（可偏航）機型最為廣泛，這種風力機為了最大限度捕獲風能，采用變槳距調(diào)節(jié)使槳葉圍繞根部的軸旋轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的風況，同時采用偏航調(diào)節(jié)使機艙圍繞塔架旋轉(zhuǎn)以跟蹤風向，偏航和變槳是大型風力機的兩項關(guān)鍵技術(shù)。本文圍繞偏航和變槳做了以下工作：

2、r>　　 首先，針對風力發(fā)電機變槳與偏航控制策略，查閱了國內(nèi)外大量文獻，學習了風力機的類別、結(jié)構(gòu)、特性、變槳與偏航等知識，了解了風力機從原理、設(shè)計、實驗、控制流程、建模、仿真一系列由淺入深的研究過程。同時，簡單分析了國內(nèi)外風電發(fā)展的現(xiàn)狀及我國風電發(fā)展所存在的問題。重點針對變速恒頻風力發(fā)電技術(shù)，研究了異步雙饋、同步風力機及低速永磁（直驅(qū)）風力機三種典型結(jié)構(gòu)，比較了各自系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
　　 第二，以陜西科技大學山東長星風力發(fā)電實驗

3、室850kW風電項目為基礎(chǔ)，分別研究了同步無刷風力發(fā)電機組的原理、結(jié)構(gòu)、勵磁方式、控制系統(tǒng)等。同時，對無刷同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和模型做了充分了解，在此基礎(chǔ)上，建立了風輪、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器等部分的狀態(tài)方程，在Matlab sinmulink中搭建了狀態(tài)方程模型，并利用Sim Power System工具箱搭建了風力機電路部分的拓撲模型，實現(xiàn)了狀態(tài)方程和電路拓撲的混合建模，為控制系統(tǒng)及控制器設(shè)計、仿真做了充分準備。重點工作是

4、同步無刷發(fā)電機的建模，本文根據(jù)電磁式同步無刷發(fā)電機的自身結(jié)構(gòu)，從同步發(fā)電機基本原理入手，分步驟創(chuàng)建了同步無刷發(fā)電機的模型。
　　 第三，對變槳距系統(tǒng)的控制策略進行了研究。根據(jù)同步無刷風力發(fā)電機的simulink模型，研究了額定風速以下時風輪的最大風能捕獲，所做的工作為：用Matlab仿真了風能利用系數(shù)，結(jié)合仿真推理了變速風力機最大風能追蹤原理及發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制策略。同時，針對額定風速以上時風力機的變槳距、恒功率調(diào)節(jié)的特點，提出了無