基于傳動調(diào)速的變速恒頻風電機組設計方案的初步研究.pdf

1、能量轉(zhuǎn)換效率與可靠性是風力發(fā)電機組設計過程中重要的考慮因素。由于風輪從自然風中捕獲的功率受風速和當前風輪轉(zhuǎn)速的影響，變速運行的風力發(fā)電機組因具有較高的能量利用效率被廣泛的應用。傳統(tǒng)風電機組上大功率電力電子元件的使用，不僅會增加整個發(fā)電機組的成本，還會對電網(wǎng)引入諧波污染，影響電能質(zhì)量。同時，電力電子元件發(fā)生故障的不確定性和不可預測性都會降低風力發(fā)電機組的可靠性。針對現(xiàn)有風電機組潛在的問題，本文設計了基于差動調(diào)速原理的傳動系統(tǒng)方案，擬取代傳

2、統(tǒng)風電機組上發(fā)電機側的變頻器。
　　本文首先研究了變速恒頻風力發(fā)電機組所涉及的基本理論基礎，對現(xiàn)有的前端調(diào)速型發(fā)電機組技術方案進行了分析。針對風力發(fā)電機組上使用的發(fā)電機和調(diào)速系統(tǒng)中的電動機，對發(fā)電機與電動機的類別、結構與原理進行了對比總結。針對同步電機與異步電機的控制方法做了詳細的研究，分析了電機矢量控制、磁場定向控制與直接轉(zhuǎn)矩控制等先進的控制方法原理。對脈寬調(diào)制技術方法進行了研究，總結了三種脈寬調(diào)制方法的特點。
　　提出了

3、基于差動調(diào)速傳動系統(tǒng)的總體方案，并對系統(tǒng)中的核心構件行星齒輪機構進行了運動學與動力學分析。在此基礎上，對風力發(fā)電機組的運行特性進行了研究，提出了針對變速恒頻機組傳動調(diào)速傳動系統(tǒng)的控制方案。該方案綜合考慮了如何最大程度地利用風功率，同時保證在風速出現(xiàn)波動時傳動系統(tǒng)仍然可以輸出恒頻轉(zhuǎn)速。確定了適合調(diào)速控制系統(tǒng)的異步電機磁場定向矢量控制方法，并在闡述了參考系坐標變換原理基礎上，給出了控制系統(tǒng)框圖和算法，為調(diào)速控制系統(tǒng)設計方案的實現(xiàn)提供了理論支