風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真畢業(yè)論文-免費閱讀
【正文】 并網(wǎng)以后 雖然受到了電網(wǎng)的干擾，但轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后再沒有多大變化；電流的波形雖然是正弦的，但整體的趨向也發(fā)生了相應(yīng)的波動。 ，即槳矩角初始值為 90 度，在機組起動的過程中逐漸變小，這樣葉片吸收風(fēng)能逐漸增大，葉片的轉(zhuǎn)速也逐漸加快，最后在 時槳矩角變?yōu)榱悖冶３植蛔?，此時葉片吸收風(fēng)能達到了最大。從圖中可知在風(fēng)速信號輸入端設(shè)有低通濾波器，節(jié)距控制對瞬變風(fēng)速并不響應(yīng)。這一過程不僅使轉(zhuǎn) 子具有高起動力矩，而且在風(fēng)速快速地增大時能夠快速起動?？刂破饕灿糜谠谕剿伲?50Hz 時 1500 轉(zhuǎn) /min）時的控制。功率控制器的任務(wù)主要是根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速給出相應(yīng)的功率曲線，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)差率，并確定速度控制器 B 的速度給定。將 dF 沿與相對速度 w 垂直及水平方向可分解為升力 dL 和阻力 dD ，當(dāng)dr 很小時，可以近似的將葉素面積看成弦長與葉素長度的乘積，可得如下計算公式： ???????drlwCdDdrlwCdLdl222121?? （ 216） 氣動力 dF 按垂直和平行于旋轉(zhuǎn)平面方向分解為法向力 adF 和切向力 udF ，風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩 dT 由切向力 udF 產(chǎn)生，則有轉(zhuǎn)矩微元： ? ?IdDIdLrdFrdT u c o ss in ?????? （ 217） 令 ld CC /?? ，得總轉(zhuǎn)矩計算公式： ? ??? ??????? Rr ldrIICr lwndTnT0c o t1s i n21 2 ?? （ 218） 式中， 0r —— 輪轂半徑； n—— 風(fēng)輪包含的槳葉個數(shù)； I —— 傾斜角 (槳距角 ? 與攻角 i 之和 )。 這是采用變速風(fēng)電機組代替固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機組的初衷之一。 風(fēng)力機建模與分析 風(fēng)力機能量轉(zhuǎn)換過程 風(fēng)力機能量轉(zhuǎn)換模型的功率及轉(zhuǎn)矩計算公式是根據(jù)流體力學(xué)中氣流的動能計算公式，并結(jié)合貝茲理論得到的，詳見資料 [4]。 圖 23 漸變風(fēng)隨時間變化曲線圖 （ 4） 隨機風(fēng) 隨機風(fēng)表示風(fēng)速變化的隨機特性：隨機噪聲風(fēng)速。 利用風(fēng)電場測風(fēng)的結(jié)果，對實際所得的風(fēng)速數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得出年 平均風(fēng)速PV 和風(fēng)速頻率分布 iF ，并采用最小逼近法， m in1 2 ????yNi ii Ff （ 23） 算出威布爾分布參數(shù) A 、 K 的近似值。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù) ， 大約 3m/s 的 微風(fēng)速度便可以開始發(fā)電。通過它可以 得知當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向。本文基于風(fēng)力機發(fā)電建立模型，主要完成了以下工作： （ 1）基于風(fēng)資源特點，建立了以風(fēng)頻、風(fēng)速模型為基礎(chǔ)的風(fēng)力發(fā)電理論基礎(chǔ)； （ 2）運用葉素理論，建立了變槳距風(fēng)力機機理模型； （ 3）分析了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機的運行區(qū)域與變槳距控制的原理與方法，并給出了機組的仿真模型，為風(fēng)力發(fā)電軟件仿真奠定了基礎(chǔ)； （ 4）搭建了一套基于 PSCAD/EMTDC 仿真軟件的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型以及完整的風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)模型，并且已 初步實現(xiàn)風(fēng)力機特性模擬功能。 風(fēng)速是指某一高度連續(xù) 10min 所測得各瞬時風(fēng)速的平均值。有效風(fēng)能密度還可根據(jù)下式求得 ?? 21 )( 3vv dvvPv?? （ 12） 式中， 1v —— 啟動風(fēng)速（ sm/ ）； 2v —— 停機風(fēng)速（ sm/ ）； )(vP —— 有效風(fēng)速范圍內(nèi)的條件概率分布密度函數(shù) ]2[ 。風(fēng)頻分布就是風(fēng)速的統(tǒng)計概率分布，是衡量風(fēng)能資源分布特性的重要指標(biāo)，它反映了風(fēng)電場某個時段每一風(fēng)速出現(xiàn)的概率，可以通過分析風(fēng)電場實際測風(fēng)的原始資料得到。 ?????? ???? KAvwb 11 （ 24） 圖 21 基本風(fēng)隨時間變化曲線圖 （ 2） 陣風(fēng) wgv 陣風(fēng)為描述風(fēng)速突然變化的特性，可假設(shè)在該段時間內(nèi)風(fēng)速具有余弦特性。 仿真結(jié)果如下： 圖 25 綜合風(fēng)速模型仿真結(jié)果 在前面我們已經(jīng)討論過，風(fēng)是近似的服從威布爾分布，也就是說，近似的服從正態(tài)分布。 能量轉(zhuǎn)換過程是：風(fēng)能→機械 能→電能。這樣一來，在 ? ?vP ,? 曲線簇中， CD 曲線和 EF 曲線之間的部分也是穩(wěn)定區(qū)域。因此，為了優(yōu)化功率曲線，最新設(shè)計的變槳風(fēng)力發(fā)電機組在進行功率控制的過 程中，其功率反饋信號不再作為直接控制槳葉節(jié)距的變量。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信號經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后變成電壓信號控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動液壓缸活塞，推動變槳距機構(gòu)，使槳葉節(jié)距角變化。風(fēng)輪在空轉(zhuǎn)狀態(tài)進入同步轉(zhuǎn)速。如果風(fēng)速和功率輸出一直低于額定值，發(fā)電機轉(zhuǎn)差率將降低到 2%，節(jié)距控制將根據(jù)風(fēng)速調(diào)整到最佳狀態(tài)，以優(yōu)化葉尖速比。 (3) 低壓母線相電流輸出 及仿真結(jié)果分析 并網(wǎng)前電流為 0,在 1s 時斷路器合閘并網(wǎng)，出現(xiàn)很大的沖擊電流，其沖擊電流值達到 11KA，最后開始衰減至 ，然后又開始上升，最后趨于穩(wěn)定 ,其電流最大穩(wěn)定值為 。利用風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)來驗證控制系統(tǒng)的可用性，并對各種仿真曲線進行分析，從而得出結(jié)論。得到的控制系統(tǒng)保持了風(fēng)力發(fā)電機組運行的安全可靠性。
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1