大型风电机组塔架与传动链降载控制

摘要

随着风电机组的大型化发展，动态载荷对机组各关键部件的影响越来越大。动态载荷引起的机组振动问题会导致机组各部件的载荷增大，一旦某部件受到的动态载荷超过载荷极限，风电机组将出现安全问题。因此，风电机组塔架与传动链降载研究对机组的安全稳定运行有重要意义。
　　以2MW双馈异步风电机组作为计算模型，对额定风速以上的变桨控制阶段和额定转速的电磁转矩PI控制阶段进行加阻降载，对风电机组的塔架与传动链进行载荷优化。首先，在Bladed中进行额定风速以上的风电机组模型线性化并导出状态空间矩阵，建立Simulink变桨控制状态空间模型，通过塔架加阻设计将加阻的传递函数应用到变桨控制模型中，对比输出的振动和载荷响应，得到较好的控制参数。其次，在Bladed中导出额定转速时的状态空间矩阵，建立额定转速阶段的Simulink电磁转矩PI控制状态空间模型，通过传动链加阻设计将加阻的传递函数应用到电磁转矩PI控制模型中，对比得出较好的控制参数。最后，将得到的塔架与传动链的加阻传递函数应用于机组模型的控制系统，进行稳态风速与湍流风速的仿真计算，对比得出结论。
　　通过Simulink仿真得出，塔架与传动链加阻控制对风电机组的减振降载有较好的作用。通过Bladed仿真得出，稳态风速下的加阻控制没有明显效果;湍流风速下的加阻控制效果较好，塔架与传动链的加阻控制可以有效缓解风电机组的振动问题，降低动态载荷。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 风力发电技术国内外研究现状

1．3 风力发电机的控制技术

1．4 风电机组控制方法的发展

1．5 本文主要研究内容

2．1 风的生成

2．2 风电机组各结构描述

2．3 风电机组空气动力学

2．3．1 风能量转化效率

2．3．2 风能机组基本特性

2．4 风电机组运行控制策略

2．4．1 最佳风力利用系数控制

2．4．2 恒定转速控制

2．4．3 恒定功率控制

2．6 本章小结

第3章 机组建模和塔架与传动链载荷优化原理

3．1 有效风模型

3．2 气动系统

3．3 机械系统

3．4 电气系统

3．5 变桨系统

3．6 风电机组整体模型

3．7 塔架加阻载荷优化原理与控制方法

3．8 传动链加阻载荷优化原理与控制方法

3．9 本章小结

第4章 风电机组塔架与传动链载荷优化simulink建模仿真

4．1 塔架载荷优化simulink仿真

4．1．1 额定风速上的Bladed模型线性化

4．1．2 额定风速上的simulink建模仿真

4．2 传动链载荷优化simulink仿真

4．2．1 额定转速阶段的Bladed模型线性化

4．2．2 额定转速阶段的simulink建模仿真

4．3 本章小结

第5章 塔架与传动链载荷优化仿真与结果分析

5．1 Bladed控制器模块

5．2 塔架载荷优化仿真

5．2．1 稳态风速仿真结果分析

5．2．2 湍流风下仿真结果分析

5．3 传动链载荷优化仿真

5．3．1 稳态风速仿真结果分析

5．3．2 湍流风下仿真结果分析

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢