電氣無線變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵基礎研究.pdf

1、電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)，以電氣無級變速器(ElectricalVariableTransmission，簡稱EVT)取代傳統(tǒng)的機械增速齒輪箱，結(jié)合了永磁直驅(qū)和雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點，可拓寬風電機組的適宜工作風速范圍，當風速在適宜范圍內(nèi)變化時，通過電氣無級變速的方式，使發(fā)電機工作在恒定的同步速度，因此該風電系統(tǒng)對發(fā)電機的要求大大降低，可采用常規(guī)的同步發(fā)電機直接并網(wǎng)輸出恒頻正弦波電能，完全沒有諧波污染問題。本文以電氣無級變速雙

2、功率流風力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，內(nèi)容涉及系統(tǒng)原理分析、EVT電機設計、雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略和基于滑模觀測器(SlidingModeObserver，簡稱SMO)的內(nèi)轉(zhuǎn)子無位置傳感器控制等。針對EVT電機的特殊結(jié)構(gòu)，提出了電磁-熱一機械多物理場耦合分析模型對EVT電機進行優(yōu)化設計，制作了實驗樣機，構(gòu)建了雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的測試平臺和數(shù)字化驅(qū)動系統(tǒng)，開展了基于單電流環(huán)壓頻控制(v/f)、雙閉環(huán)矢量控制和SMO無位置傳感器控制的內(nèi)轉(zhuǎn)

3、子調(diào)速實驗，驗證了系統(tǒng)的工作原理和控制策略，為EVT電機在風力發(fā)電和無級變速領(lǐng)域中的應用奠定了基礎。
　　論文主要研究成果包括以下幾個方面：
　　1.分析了電氣無級變速雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理，系統(tǒng)工作流程和EVT工作模式，推導了應用于該系統(tǒng)的最多風能吸收原理；
　　2.提出了電磁-熱-機械的多物理場耦合分析算法，建立了電路-磁場的聯(lián)合仿真模型，研究了EVT電機的設計方法，并通過實驗結(jié)果驗證了所提出的多

4、物理場耦合分析算法的有效性；
　　3.采用二維(2-dimensional，簡稱2D)有限元法研究了雙層表貼外轉(zhuǎn)子式EVT電機的電磁性能，對樣機的過載能力、抗去磁能力、極弧系數(shù)以及溫度效應等進行了分析；
　　4.采用2D有限元法，提出了簡化的熱接觸模型并考慮了兩處典型的熱接觸效應，分析了EVT樣機的溫度分布，推導了電機散熱系統(tǒng)中的流體分布與對流散熱系數(shù)，設計了一種在內(nèi)轉(zhuǎn)子齒部安裝通風孔的強迫風冷散熱系統(tǒng)；
　　5.采用

5、解析法和2D有限元法，根據(jù)電磁分析中的電磁參數(shù)和熱分析中的溫度參數(shù)，對外轉(zhuǎn)子的機械性能進行了分析，對無緯玻璃絲帶的厚度進行了優(yōu)化設計；
　　6.推導了應用于該系統(tǒng)的改進風能利用系數(shù)，提出了EVT電機外轉(zhuǎn)子最大風能跟蹤(MaximumPowerPointTracking，簡稱MPPT)和內(nèi)轉(zhuǎn)子調(diào)速控制策略，基于Matlab/Simulink建立了EVT電機和雙功率流風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，通過仿真和實驗研究深入分析了系統(tǒng)不同工作流程