風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈扭振主動(dòng)控制研究.pdf

1、近年來(lái)，能源危機(jī)以及全球氣候變化引發(fā)大家對(duì)清潔能源的關(guān)注，可再生能源的開(kāi)發(fā)技術(shù)得以快速發(fā)展，風(fēng)電作為其中較為成熟的技術(shù)，走在了商業(yè)化發(fā)展的前列。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組也向著大型化發(fā)展，應(yīng)用范圍也拓展到海上，機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境更為惡劣，所受載荷情況更為復(fù)雜，對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中的載荷控制越發(fā)重要。傳動(dòng)鏈作為能量傳遞結(jié)構(gòu)，其扭振會(huì)導(dǎo)致齒輪箱疲勞損傷，引起的故障會(huì)致使機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)而損失發(fā)電量，因此對(duì)傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)載荷控制的研究對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定

2、運(yùn)行有著重要的意義。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)首先建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型，通過(guò)分析風(fēng)輪、軸系和齒輪副等各部件模型，建立了常用的傳動(dòng)鏈兩質(zhì)量塊模型，此模型主要用于機(jī)組控制研究;本文重點(diǎn)建立了傳動(dòng)鏈多軸系集中質(zhì)量模型，采用傳遞矩陣法求解其固有頻率和固有振型，并分析其扭應(yīng)力分布，此方法能準(zhǔn)確分析系統(tǒng)固有特性，且比兩質(zhì)量塊模型更能準(zhǔn)確獲知任意截面的扭應(yīng)力，為傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論支撐。
　　(2)介紹風(fēng)電

3、機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制策略，對(duì)傳動(dòng)鏈扭振特性進(jìn)行分析，解釋了通過(guò)控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩比控制風(fēng)輪機(jī)械轉(zhuǎn)矩能更有效的抑制扭振。基于此分析，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上運(yùn)行時(shí)的扭振控制，本文進(jìn)行了兩種扭振控制器設(shè)計(jì):一是傳統(tǒng)的以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為信號(hào)，通過(guò)加入帶通濾波器、陷波器和比例控制的反饋環(huán)節(jié)，在發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩中虛擬出傳動(dòng)鏈的阻尼項(xiàng);另一個(gè)是選用傳動(dòng)鏈扭角速度為反饋信號(hào)，在傳統(tǒng)的傳動(dòng)阻尼控制器基礎(chǔ)上加入Kalman濾波狀態(tài)觀測(cè)器，重構(gòu)傳動(dòng)鏈狀態(tài)空間，在發(fā)電機(jī)

4、電磁轉(zhuǎn)矩上增加一個(gè)額外的擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)鏈主動(dòng)加阻控制。
　　(3)以某1.5MW雙饋式風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈模型為例，運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行建模仿真，求解并分析其固有特性、扭應(yīng)力等。設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制外部控制器，并運(yùn)用GH Bladed軟件進(jìn)行整個(gè)風(fēng)電機(jī)組模型搭建，根據(jù)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)扭振控制器和增加入Kalman濾波狀態(tài)觀測(cè)器的扭振控制器，進(jìn)行傳動(dòng)鏈扭振加阻主動(dòng)控制仿真，驗(yàn)證兩種控制器在額定風(fēng)速以上的控制效果，并進(jìn)行對(duì)比分析，證明了以