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风力机模拟技术国内外研究现状

时间:2019-03-30 15:43来源:毕业论文
随着风力发电技术的快速发展,风轮模拟平台的研究也在不断推进,早期对风力机模拟技术进行探索时,关注点都只是它的静态特性,而近十年风力机模拟技术有了一定提高,更多的学

随着风力发电技术的快速发展,风轮模拟平台的研究也在不断推进,早期对风力机模拟技术进行探索时,关注点都只是它的静态特性,而近十年风力机模拟技术有了一定提高,更多的学者开始把焦点聚集在风力机动态特性的模拟实现上,这是搭建风力机模拟平台的难点,也是重点。34010
风力机和发电机是整个风力发电系统中的主要部分,其中将风能转化为机械能的风力机更是核心,从本质上来讲,对风轮机的的模拟就是对功率或者转矩的模拟,利用恰当的控制方法,使风轮机模拟平台具备真实的输出特性,以带动发电机,达到模拟自然环境下风力发电机组运行的效果。目前风力模拟系统中使用的原动机类型主要是异步电机或直流电机。
异步电机的成本较少,工作容量大,可靠性高,其变频调速系统多使用在大功率场合,但异步电机的动态数学模型非常复杂,作为多变量系统,融合了高阶、非线性以及强耦合多种形式。主要采用的控制方式矢量控制, 存在旋转坐标变换,比较麻烦,受电机转子参数影响较大,当然,也有文献提出其他相对简单的方案,例如文献[3]、[9]中提到的直接转矩控制的方案,它剔除了矢量控制中的解耦思想,结构相对简单清晰,转矩响应也很快,具备良好的动态性能,模拟不同类型的风轮机机械特性时只需要改变软件参数,但是这种传统的控制方式在低速下存在转矩脉动大、电流发生畸变等问题,精确度不高。论文网 源自$六l维,论:文w网)加7位QQ3249^114 www.lwfree.cn
与异步电动机相比,基于直流电动机的模拟系统过载能力强、线性度高、调速范围较广,对于模拟风力机最大功率跟踪应用也更加容易,结构简单,于是多种基于直流电动机的风轮模拟方案被提出,例如文献[8]给出的控制方法都是选用了直流电机作为其原动机。但是机械电刷和换向器的存在对电机的精度和性能提出了更高的要求,在系统的可靠性造成了一定的威胁。不仅如此,由于结构方面的限制,不适合大功率场合,无法在大容量模拟系统中继续推广。永磁同步电机(PMSM)是一种无刷直流电机,上世纪60年代出现。近年来由于其结构简单,可靠性高,体积小等,迅速得到发展,应用广泛,成为了风力机模拟的有效工具。
    总的看来,目前国内外风力机系统模拟方案包括:基于直流电机的V-M控制系统、直流脉宽调制(PWM)模拟系统以及基于异步电机的恒压频比控制系统等,但无论选取何种原动机,但整个系统结构基本一致,都是由实时软件模拟器和机电随动系统两个部分构成[1],结构简化框图如图1.2所示。输出变量x是机电随动系统的参考信号,可以将转矩值作为参考,也可以是功率,回馈值y则与其相对应。实时软件模拟器主要用来实现风轮机数学模型的模拟计算,并将结果传递至功率驱动部分,一般选用高性能的处理器,可以满足对实时性要求较高的条件;机电随动系统接收来自实时软件模拟器的控制信号,进行功率放大,并对其进行跟踪响应,使原动机能够准确地符合实际风轮机的动态输出特性,一般由闭环控制,对响应速度要求高。 风力机模拟技术国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190330/31366.html
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