無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與傳動(dòng)試驗(yàn)研究.pdf

1、風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，越來越受到人們的關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前最普遍的風(fēng)能利用形式，近年來風(fēng)力發(fā)電所占電網(wǎng)總發(fā)電量的比例已明顯增大，因此電網(wǎng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和并網(wǎng)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(diào)速傳動(dòng)原理，圍繞一種采用電動(dòng)連續(xù)調(diào)速的無變頻器并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)問題，開展了原理性研究與試驗(yàn)。
　　本文首先對(duì)無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)——功率匯流傳動(dòng)調(diào)速原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了討論。分析了2K-H

2、型差動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與功率分配和轉(zhuǎn)向與功率流的關(guān)系。系統(tǒng)地研究了無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)學(xué)原理;分別構(gòu)建風(fēng)輪氣動(dòng)力特性模型、同步發(fā)電機(jī)模型和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，共同構(gòu)成整個(gè)無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)一機(jī)電動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)學(xué)原理和動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，在MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)下搭建該型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明在不同風(fēng)速條件下，帶有該傳動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)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(yàn)證傳動(dòng)調(diào)速方案的可行性。
　　基于對(duì)無級(jí)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理的研究，本文設(shè)計(jì)并制造傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)，介紹試驗(yàn)臺(tái)的主要組成部件。運(yùn)用三維造型軟件Solidworks并結(jié)合有限元分析軟件ANSYS/Workbench對(duì)核心CVT部件進(jìn)行模態(tài)分析，證明傳動(dòng)原理試驗(yàn)臺(tái)的低頻穩(wěn)定性。為保證伺服電動(dòng)機(jī)精確轉(zhuǎn)速控制，設(shè)計(jì)伺服電動(dòng)機(jī)最優(yōu)控制器和進(jìn)行電動(dòng)機(jī)擾動(dòng)補(bǔ)償，運(yùn)用嶺回歸法估算調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)。運(yùn)