無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的動力學建模與傳動試驗研究.pdf

1、風能作為一種清潔可再生能源，越來越受到人們的關注。風力發(fā)電是當前最普遍的風能利用形式，近年來風力發(fā)電所占電網總發(fā)電量的比例已明顯增大，因此電網對風力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和并網等方面提出了較高的要求。在此背景下，本文基于功率匯流調速傳動原理，圍繞一種采用電動連續(xù)調速的無變頻器并網型風力發(fā)電系統(tǒng)的傳動設計問題，開展了原理性研究與試驗。
　　本文首先對無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的理論基礎——功率匯流傳動調速原理和實現(xiàn)機構進行了討論。分析了2K-H

2、型差動輪系的轉速、轉矩與功率分配和轉向與功率流的關系。系統(tǒng)地研究了無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)的總體結構和機構學原理;分別構建風輪氣動力特性模型、同步發(fā)電機模型和傳動系統(tǒng)結構動力學模型，共同構成整個無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)一機電動力學模型。結合無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的總體結構、機構學原理和動力學分析結果，在MATLAB/SIMULINK仿真平臺下搭建該型風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。仿真結果表明在不同風速條件下，帶有該傳動系統(tǒng)的風力發(fā)電系統(tǒng)能

3、夠輸出頻率恒定，功率穩(wěn)定的電能，驗證傳動調速方案的可行性。
　　基于對無級調速風力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理的研究，本文設計并制造傳動原理試驗臺，介紹試驗臺的主要組成部件。運用三維造型軟件Solidworks并結合有限元分析軟件ANSYS/Workbench對核心CVT部件進行模態(tài)分析，證明傳動原理試驗臺的低頻穩(wěn)定性。為保證伺服電動機精確轉速控制，設計伺服電動機最優(yōu)控制器和進行電動機擾動補償，運用嶺回歸法估算調速系統(tǒng)轉動慣量和阻尼系數(shù)。運