風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-30 16:50本頁(yè)面
【正文】 得到的控制系統(tǒng)保持了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。變槳距控制系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)時(shí)，通過(guò)變距來(lái)獲得足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)以后，當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的機(jī)組狀態(tài)控制為轉(zhuǎn)速,當(dāng)高于額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保持穩(wěn)定。在并網(wǎng)以前電壓的波形基本上是正弦形狀的，轉(zhuǎn)速基本上是穩(wěn)定的。利用風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)來(lái)驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可用性，并對(duì)各種仿真曲線進(jìn)行分析，從而得出結(jié)論。變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用PI控制器，根據(jù)發(fā)電機(jī)有功功率輸出和風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋來(lái)調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距。5 結(jié)論本文通過(guò)PSCAD/EMTDC電力系統(tǒng)模擬仿真軟件，建立了變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)模型，對(duì)加入控制系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真分析，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)模型的可用性。圖48 變槳距控制系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果變槳距控制系統(tǒng)模仿真結(jié)果分析如下： 風(fēng)輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行于風(fēng)輪葉尖本來(lái)值90176。(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(shí)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(dá)到11KA，然后又開(kāi)始上升，最后趨于穩(wěn)定,。(2)低壓母線和高壓母線的線電壓輸出及仿真結(jié)果分析圖45 低壓母線和高壓母線的線電壓輸出及仿真結(jié)果在正常運(yùn)行時(shí),低壓母線和高壓母線電壓均從0迅速上升并均達(dá)到各自的額定值，然后一直保持穩(wěn)定。4風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的模擬仿真分析 無(wú)窮大系統(tǒng)模型的建立圖41 風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)并網(wǎng)模擬仿真分析（1） 發(fā)電機(jī)三相電壓輸出及仿真結(jié)果分析 圖42 異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)三相電壓輸出及參數(shù)設(shè)置圖43 異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)三相電壓模擬仿真結(jié)果圖44 高壓母線電壓模擬仿真結(jié)果異步發(fā)電機(jī)三相電壓模擬仿真結(jié)果分析如圖43所示,在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)前低壓側(cè)電壓為0,在1s時(shí)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng),電壓突然上升到接近于額定電壓,發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送功率。功率輸出將穩(wěn)定地保持在額定值上。如果風(fēng)速和功率輸出一直低于額定值，發(fā)電機(jī)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。在達(dá)到額定值前，速度給定值隨功率給定值按比例增加。 （4）速度控制器B 發(fā)電機(jī)切入電網(wǎng)后，速度控制系統(tǒng)B作用。線性的減小到5176。風(fēng)輪在空轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)入同步轉(zhuǎn)速。圖33 速度控制器A控制器包含著常規(guī)的PD控制器和PI控制器，接著是節(jié)距角的非線性化環(huán)節(jié)，通過(guò)非線性化處理，增益隨節(jié)距角的增加而減小，以此補(bǔ)償由于轉(zhuǎn)子空氣動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的非線性，因?yàn)楫?dāng)功率不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩對(duì)節(jié)距角的比是隨節(jié)距角的增加而增加的。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速177。圖32 變距控制結(jié)構(gòu)框圖 （3）速度控制器A轉(zhuǎn)速控制器A在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)或從待機(jī)狀態(tài)重新起動(dòng)時(shí)投入工作，如圖210所示在這些過(guò)程中通過(guò)對(duì)節(jié)距角的控制，轉(zhuǎn)速以一定的變化率上升。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變成電壓信號(hào)控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞，推動(dòng)變槳距機(jī)構(gòu)，使槳葉節(jié)距角變化。（2）變距控制變距控制系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，如圖29所示。節(jié)距的給定參考值由控制器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)給出。 變槳距控制系統(tǒng)（1）變槳距控制系統(tǒng)工作原理圖31 變槳距控制系統(tǒng)工作原理圖在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)前，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速由速度控制器A根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與給定信號(hào)直接控制；發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后，速度控制B與功率控制器起作用。因此，為了優(yōu)化功率曲線，最新設(shè)計(jì)的變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行功率控制的過(guò)程中，其功率反饋信號(hào)不再作為直接控制槳葉節(jié)距的變量。3 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)模型 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)變距系統(tǒng)所起的作用可分為三種運(yùn)行狀態(tài)，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速控制）、欠功率控制（不控制）和額定功率狀態(tài)（功率控制）。 上式為基于葉素理論的風(fēng)輪模型函數(shù)，可以寫為如下形式：，即風(fēng)輪輸出轉(zhuǎn)矩為風(fēng)速，風(fēng)輪轉(zhuǎn)
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