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在变速恒频双馈风力发电系统中,风电机组电控系统是机组正常运行的核心,其控制技术是风电机组的关键技术,与风电机组的其他部分关系密切,其精确的控制、完善的功能将直接影响机组的安全与效率,同时如何控制风力发电机组在最优转速下运行的研究,即最大风能追踪方法的研究逐渐成为提高变速恒频风力发电效率的有效途径。
本文首先分析了变速恒频双馈风力发电原理以及系统结构,同时研究了变速恒频双馈风力发电机组的四种不同的运行阶段以及相应的控制方式,研究了风力机吸收风能的基本特性和功率调节原理,为进一步研究最大风能跟综提供了基础。
研究了交流励磁发电机的三相静止坐标系ABC下的数学模型以及qd坐标系下的数学模型,由交流励磁发电机的等效电路推导出交流励磁发电机的有功功率和无功功率的关系,同时研究了风力发电系统对交流励磁发电机转子励磁变换器的要求和选型。
研究了最大风能捕获的过程,对四种最大风能捕获方法进行了详细的分析和比较研究,四种方法分别是直接转速控制法、跟踪最佳功率一转速曲线法、爬山搜索法、功率滞环比较控制法,并最终把跟踪最佳功率一转速曲线法作为本论文主要仿真研究和实现的最大风能捕获算法,同时在搭建的系统仿真模型上,对最大风能捕获跟踪最佳功率一转速曲线法进行仿真,仿真结果表明最佳功率一转速曲线法实现了双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制,最大效率的利用了风能。
研究了11kw变速恒频双馈风力发电系统实验平台的构成,研究了主控制系统的硬件选型和接口配置,分析了软件编程环境和系统软件结构,随后研究了双馈风力发电实验系统运行状态流程控制,给出了软件流程图和具体实现程序,同时给出了最大功率跟踪算法的软件具体实现程序,研究了串口通信模块的软件实现,数据采集模块的软件实现以及主控制系统监控画面的开发,最后进行主控制系统的试验运行,试验结果表明主控制系统实现了整个系统的协调运行,完成了最大功率跟踪控制。
研究了MW级变速恒频双馈风力发电机组电控系统的组成,研究了电控系统硬件平台的选型和配置,硬件选型为NI公司的PAC系统,随后研究了双馈风力发电电控系统软件结构,详细设计了双馈风力发电电控系统所要实现的功能模块以及一些信号处理模块,并给出了相应的软件结构图,软件流程图和具体实现程序,最后研制出了工业样机并对其进行了测试,结果表明工业样机基本满足风力发电控制的要求。