本文選題：風(fēng)力發(fā)電　切入點(diǎn)：最大風(fēng)能捕獲　出處：《沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：面對(duì)環(huán)境日益惡化、全國(guó)各地霧霾逐漸嚴(yán)重的現(xiàn)象,風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源必將在能源比重中的份額越來越大,成為發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的一部分。我國(guó)目前雖然在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制方面取得了巨大的成果。但是目前我國(guó)所生產(chǎn)的中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在著工作效率低,故障率高等問題,這多是由于機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方式單一,這就使得其無法很好地應(yīng)用于微電網(wǎng)與分布式發(fā)電中。因此,通過將先進(jìn)的、可靠的控制技術(shù)應(yīng)用到高性能的中小型智能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,對(duì)于提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率和穩(wěn)定性具有極大的實(shí)際意義。本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本理論進(jìn)行了介紹,探討了風(fēng)輪工作特性,針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的各個(gè)組成部分進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,并完成了對(duì)20kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的線性化數(shù)學(xué)模型的建立。本文對(duì)機(jī)組的功率控制策略進(jìn)行了研究,著重分析了在額定風(fēng)速以下采用的最大風(fēng)能捕獲控制策略,確定了轉(zhuǎn)矩控制的總體方案,針對(duì)本次研制的20kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行建模與計(jì)算,根據(jù)傳統(tǒng)的最大功率跟蹤控制方法轉(zhuǎn)矩曲線法得到了相應(yīng)的最優(yōu)模態(tài)增益與最大功率跟蹤范圍,研究了一種基于最優(yōu)轉(zhuǎn)矩曲線法改進(jìn)的最大功率跟蹤控制策略。最后通過仿真對(duì)該最大功率跟蹤控制策略的可行性與優(yōu)越性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的適用性和穩(wěn)定性性為目標(biāo),針對(duì)20kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)進(jìn)行研制,以西門子生產(chǎn)的PLC作為主控制器完成了對(duì)主控邏輯系統(tǒng)、HMI、變槳距控制器、偏航控制器等部分的設(shè)計(jì)與制造。為保證機(jī)組的正常運(yùn)行,在實(shí)驗(yàn)室完成了對(duì)硬件平臺(tái)的調(diào)試。最后通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,分析驗(yàn)證了機(jī)組的可靠性。同時(shí)對(duì)改進(jìn)的最大功率跟蹤控制策略下的功率輸出與理論值進(jìn)行對(duì)比分析,說明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以高效地進(jìn)行最大風(fēng)能捕獲,提高了機(jī)組的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性。
[Abstract]:In the face of the worsening of the environment and the serious phenomenon of haze all over the country, wind power, as a clean energy, will become an indispensable part of the power generation system.At present, great achievements have been made in the research and development of wind turbine in China.However, at present, the small and medium-sized wind turbines produced in our country have some problems, such as low working efficiency and high failure rate. This is mostly due to the simple structure of the units and the single control mode.As a result, it can not be well applied to microgrid and distributed generation.Therefore, it is of great practical significance to improve the efficiency and stability of wind turbine generation by applying advanced and reliable control technology to high performance small and medium-sized intelligent wind turbine.In this paper, the basic theory of wind turbine is introduced, and the working characteristics of wind turbine are discussed. The mathematical model of each component of wind turbine is established, and the linearization mathematical model of 20kW wind turbine is established.In this paper, the power control strategy of the unit is studied, and the maximum wind capture control strategy under rated wind speed is emphatically analyzed, and the overall scheme of torque control is determined.According to the torque curve method of the traditional maximum power tracking control method, the optimal modal gain and the maximum power tracking range are obtained for the 20kW wind turbine generator developed in this paper.An improved maximum power tracking control strategy based on the optimal torque curve method is studied.Finally, the feasibility and superiority of the maximum power tracking control strategy are verified by simulation.In order to improve the applicability and stability of wind turbine, the main control system of 20kW permanent magnet direct drive wind turbine is developed in this paper.Taking PLC produced by Siemens as main controller, the design and manufacture of main control logic system (HMI), pitch controller and yaw controller are completed.In order to ensure the normal operation of the unit, the hardware platform was debugged in the laboratory.Finally, the reliability of the wind turbine is verified by the experimental test.At the same time, the power output under the improved maximum power tracking control strategy is compared with the theoretical value, which shows that the wind turbine can efficiently capture the maximum wind energy and improve the operation efficiency and stability of the unit.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目[J];機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào);2002年11期

2 黃順禮;;世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組[J];電氣技術(shù);2004年11期

3 許移慶;冀東;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架仿真和分析[J];能源研究與信息;2006年02期

4 王哲;;關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的思考[J];中國(guó)設(shè)備工程;2007年04期

5 李興國(guó);何玉林;金鑫;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)建模與仿真[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2008年11期

6 董正茂;田德;王海寬;魏玉通;王麗麗;胡學(xué)敏;許明;;濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝、使用與維護(hù)[J];農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化;2008年06期

7 ;遼寧將生產(chǎn)世界先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件[J];電站輔機(jī);2008年02期

8 ;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷向大型化發(fā)展[J];東方電機(jī);2008年05期

9 賀廣零;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)場(chǎng)模擬[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2009年29期

10 張俊妍;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝配技術(shù)[J];才智;2009年32期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通用動(dòng)力學(xué)建模研究[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2011年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

2 楊旭坤;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)危險(xiǎn)性及防范措施研究[A];2010中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 陳飛;陳鵬飛;吳威;;淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷要點(diǎn)[A];S13 第十屆防雷減災(zāi)論壇——雷電災(zāi)害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[C];2012年

4 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通用動(dòng)力學(xué)建模研究[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2011年度論文集（上）[C];2011年

5 程朗;;電網(wǎng)友好型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能及應(yīng)用[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2011年度論文集（上）[C];2011年

6 鞠偉華;王振鵬;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)防范初探[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2012年度論文集（上）[C];2012年

7 ;南車株洲所高海拔型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組入主貴州[A];《電站信息》2012年第9期[C];2012年

8 李龍剛;馬強(qiáng);許斌;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組鑄件解析[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2013年度論文集（上）[C];2013年

9 李衛(wèi)東;丁鈞;孫樵;;幾種常見風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的對(duì)比分析[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2013年度論文集（上）[C];2013年

10 莊嚴(yán);紀(jì)國(guó)瑞;王峰;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷與接地工藝設(shè)計(jì)(上)[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)2013年度論文集（上）[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 黃欣　李敏蕾;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)口乘“風(fēng)”上揚(yáng)[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 記者楊星;在我市合作開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組[N];鄂爾多斯日?qǐng)?bào);2009年

3 許元強(qiáng);宜興首臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成功發(fā)電[N];無錫日?qǐng)?bào);2010年

4 記者 楊娜;西安金風(fēng)首批風(fēng)力發(fā)電機(jī)組下線[N];中國(guó)電力報(bào);2010年

5 龍聞;朝陽(yáng)遠(yuǎn)大風(fēng)力發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目進(jìn)展迅速[N];朝陽(yáng)日?qǐng)?bào);2010年

6 通訊員 狄偉;新型高效風(fēng)力發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目落戶高新區(qū)[N];萊蕪日?qǐng)?bào);2010年

7 陳曉建;我國(guó)首臺(tái)1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組下線[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2007年

8 本報(bào)記者 賴文忠;讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組寫上“福建制造”[N];福建日?qǐng)?bào);2007年

9 通訊員 吳瑞芳;30萬千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造項(xiàng)目落戶賽罕區(qū)[N];呼和浩特日?qǐng)?bào)(漢);2006年

10 記者 楊石明;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)項(xiàng)目落戶高新區(qū)[N];益陽(yáng)日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 吳宏鋼;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)及噪聲評(píng)估研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 劉軍;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 金鑫;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)建模與仿真研究[D];重慶大學(xué);2007年

4 盧YmtD;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力模型及循環(huán)變槳控制策略研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2012年

5 何偉;湍流風(fēng)場(chǎng)模擬與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷特性研究[D];華北電力大學(xué);2013年

6 劉樺;風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及關(guān)鍵零部件優(yōu)化研究[D];重慶大學(xué);2009年

7 陳廣華;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組合式葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D];華北電力大學(xué);2013年

8 徐寶清;水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

9 葉杭冶;大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法研究[D];浙江大學(xué);2008年

10 任海軍;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 丁顯;基于振動(dòng)和載荷監(jiān)測(cè)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組失效分析[D];華北電力大學(xué);2012年

2 葉壯壯;液壓型落地式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)系統(tǒng)特性與穩(wěn)速控制研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 張磊;用于數(shù)值仿真的風(fēng)電場(chǎng)等值模型的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 林培能;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型三維建模及三維打印技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

5 尹琪東;基于傳動(dòng)調(diào)速的變速恒頻風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)方案的初步研究[D];華北電力大學(xué);2015年

6 桑柏超;永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模仿真研究[D];華北電力大學(xué);2015年

7 李娟;計(jì)及控制系統(tǒng)PI參數(shù)影響的雙饋風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)特性的研究[D];華北電力大學(xué);2015年

8 曹濱;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真軟件FAST的二次開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2014年

9 劉江濤;浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制技術(shù)研究[D];新疆大學(xué);2015年

10 孫廣;2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1706901