風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套CAD圖紙+畢業(yè)論文答辯資料】

購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 引 言 隨著 世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，使得能源消耗逐漸增加，全球工業(yè)有害物質(zhì)的排放量與日俱增，從而造成氣候異常、災(zāi)害增多、惡性疾病的多發(fā)，因此，能源和環(huán)境問(wèn)題成為當(dāng)今世界所面臨的兩大重要課題。由能源問(wèn)題引發(fā)的危機(jī)以及日益突出的環(huán)境問(wèn)題，使人們認(rèn)識(shí)到開發(fā)清潔的可再生能源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的客觀需要。 可以說(shuō)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電的研究和進(jìn)行這方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們從事風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的同學(xué)是有著十分重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義的，也是十分有必要的。 風(fēng)力發(fā)電起源于 20世紀(jì) 70年代，技術(shù)成熟于 80年代，自 90年代以來(lái)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入了大發(fā)展階段。隨著風(fēng)力發(fā)電容量的不斷增大，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向全槳葉變距控制和變速控制發(fā)展。前人在風(fēng)輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)原理和能量轉(zhuǎn)換原理的基礎(chǔ)上 ,系統(tǒng)分析了定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求和控制策略，并對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距控制技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要控制是在起動(dòng)時(shí)對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的控制和并網(wǎng)后對(duì)輸入功率的控制。通過(guò)變距控制可以根據(jù)風(fēng)速來(lái)調(diào)整槳葉節(jié)距角，以滿足發(fā)電機(jī)起動(dòng)與系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定的雙重要求。但由于對(duì)運(yùn)行工況的認(rèn)識(shí)不足，對(duì)變 槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的要求，更達(dá)不到優(yōu)化功率曲線和穩(wěn)定功率輸出的要求。 本篇論文主要介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求和控制策略 ,在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)仿真方面作了初步的探究和 研究 。 通過(guò) 控制系統(tǒng)保持了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行， 并 實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定機(jī)組輸出功率和優(yōu)化功率曲線的控制 功能 。 利用 控制系統(tǒng)使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不出故障或少出故障，并在出故障之后能夠以最快的速度修復(fù)系統(tǒng)使之恢復(fù)正常工作。 本篇論文主要是通過(guò) 立風(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，對(duì)自建的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型進(jìn)行仿真分析，利用運(yùn)行模塊進(jìn)行 證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型的可用性，并且通過(guò)單曲線繪圖對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，并利用多曲線繪圖模塊產(chǎn)生可直接用于研究報(bào)告的模擬結(jié)果圖形。 本文在編寫過(guò)程中，受到栗文義老師的大力支持和精心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 和涉及的，而且，這些學(xué)科中的很多東西都是較為前沿的。由于本人的理論水平及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所限、編寫時(shí)間倉(cāng)促，書中錯(cuò) 誤疏漏之處難免，敬請(qǐng)老師不咎指正。 田 敏 2006年 6月 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第一章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理 風(fēng)力發(fā)電的基本原理 風(fēng)力發(fā)電的基本原理 風(fēng)能具有一定的動(dòng)能，通過(guò)風(fēng)輪機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 ， 拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電 的原理是利用風(fēng)帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn) ， 再 通 過(guò)增速 器 將旋轉(zhuǎn)的速度提 高 來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電 的 。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。 風(fēng)力發(fā)電的原理說(shuō)起來(lái)非常簡(jiǎn)單 ， 最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉片 和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成如圖 1氣流動(dòng)的動(dòng)能作用在葉輪上 ， 將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 ， 從而推動(dòng) 片 葉旋轉(zhuǎn) ， 如果將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連就會(huì)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電來(lái)。 力發(fā)電的特點(diǎn) （ 1）可再生的潔凈能源 風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的潔凈能源，不消耗化石資源也不污染環(huán)境，這是火力發(fā)電所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 （ 2）建設(shè)周期 短 一 個(gè)十兆 瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)期不到一年。 （ 3）裝機(jī)規(guī)模靈活 可根據(jù)資金情況決定一次裝機(jī)規(guī)模，有一臺(tái)資金就可以安裝一臺(tái)投產(chǎn)一臺(tái)。 （ 4）可靠性高 把現(xiàn)代高科技應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使 其 發(fā)電可靠性大大提高，中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性從 80 年代的 50%提高到了 98%，高于火力發(fā)電且機(jī)組壽命可達(dá) 20 年。 （ 5）造價(jià)低 從國(guó)外建成的風(fēng)電場(chǎng)看，單位千瓦造價(jià)和單位千瓦時(shí)電價(jià)都低于火力發(fā)電，和常規(guī)能源發(fā)電相比具有競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)由于中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全部從國(guó)外引進(jìn)，造價(jià)和電價(jià)相對(duì)比火力發(fā)電高，但隨著大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化 、產(chǎn)業(yè)化，在不久的將來(lái)風(fēng)力發(fā)電的造價(jià)和電價(jià)都將低于火力發(fā)電。 （ 6）運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單 現(xiàn)代中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)化水平很高，完全可以在無(wú)人職守的情況下正常工購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 作，只需定期進(jìn)行必要的維護(hù)，不存在火力發(fā)電的大修問(wèn)題。 （ 7）實(shí)際占地面積小 發(fā)電機(jī)組與監(jiān)控、變電等建筑僅占火電廠 1%的土地，其余場(chǎng)地仍可供農(nóng)、牧、漁使用。 （ 8）發(fā)電方式多樣化 風(fēng)力發(fā)電既可并網(wǎng)運(yùn)行，也可以和其他能源如柴油發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水利發(fā)電機(jī)組形成互補(bǔ)系統(tǒng)，還可以獨(dú)立運(yùn)行，因此對(duì)于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電問(wèn)題提供了現(xiàn)實(shí)可行性。 （ 9）單機(jī)容量小 由于風(fēng)能 密度低決定了單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量不可能很大，與現(xiàn)在的火力發(fā)電機(jī)組和核電機(jī)組無(wú)法相比。另外風(fēng)況是不穩(wěn)定的，有時(shí)無(wú)風(fēng)有時(shí)又有破壞性的大風(fēng)，這都是風(fēng)力發(fā)電必須解決的實(shí)際問(wèn)題。 風(fēng)資源及風(fēng)輪機(jī) 概述 風(fēng)資源概述 （ 1）風(fēng)的起源 風(fēng)的形成乃是空氣流動(dòng)的結(jié)果。風(fēng)就是水平運(yùn)動(dòng)的空氣 ， 空氣運(yùn)動(dòng)主要是由于地球上各緯度所接受的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不同而形成的。大氣的流動(dòng)也像水流一樣 ， 是從壓力高處往壓力低處流 ， 太陽(yáng)能正是形成大氣壓差的原因。由于地球自轉(zhuǎn)軸與圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軸之間存在 66 5 的夾角 ， 因此對(duì)地球上不 同地點(diǎn)太陽(yáng)照射角度是不同的 ，而且對(duì) 同一地點(diǎn)一年中這個(gè)角度也是變化的。地球上某處所接受的太陽(yáng)輻射能 與該地點(diǎn)太陽(yáng)照射角的正弦成正比。 （ 2）風(fēng)的參數(shù) 風(fēng)向和風(fēng)速是兩個(gè)描述風(fēng)的重要參數(shù)。風(fēng)向是指風(fēng)吹來(lái)的方向 ， 如果風(fēng)是從 東 方吹來(lái)就稱為 東 風(fēng)。風(fēng)速是表示風(fēng)移動(dòng)的速度即單位時(shí)間內(nèi)空氣流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離。 風(fēng)速是指某一高度連續(xù) 10般以草地上空 10 的 10 風(fēng)玫瑰圖是一個(gè)給定地點(diǎn)一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)向分布圖。通過(guò)它可以得知當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向。 （ 3）風(fēng)能的基本情況 1 1 風(fēng)能的特點(diǎn) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 風(fēng)能的特點(diǎn)主要有：能量密度低 、 不穩(wěn)定性 、 分布不均勻 、 可再生 、 須在有風(fēng)地帶 、 無(wú)污染 、 分布廣泛 、 可分散利用 、 另外不須能源運(yùn)輸 、 可和其它能源相互轉(zhuǎn)換等。 2 風(fēng)能資源的估算 風(fēng)能的大小實(shí)際就是氣流流過(guò)的動(dòng)能 ， 因此可以推導(dǎo)出氣流在單位時(shí)間內(nèi)垂直流過(guò)單位截面積的風(fēng)能 ， 即風(fēng)功率為 (1式中 為風(fēng)能 (w)； 為空氣密度 (kg/m )； v 為風(fēng)速 (m/s)。 由于風(fēng)速是一個(gè)隨機(jī)性很大的量 ， 必須通過(guò)一段時(shí)間的觀測(cè)來(lái)了解它的平均狀況 ， 一個(gè)地方風(fēng)能潛力的多少要視該地常年平均風(fēng)能密度的大小。因此需要求出在一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)能密度 ， 這個(gè)值可以將風(fēng)能密度公式對(duì)時(shí)間積分后平均來(lái)求得。在風(fēng)速 p(V)知道后 ， 平均風(fēng)能密度還可根據(jù)下式求得 30 . 5 ( )V P V d V （ 1 風(fēng)輪機(jī) 的 理論 4 風(fēng)輪機(jī)又稱 為 風(fēng)車 ， 是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)輪機(jī)的類型很多通常將其分為水平軸風(fēng)輪機(jī)垂直軸風(fēng)輪機(jī)和特殊風(fēng)輪機(jī)三大類。但應(yīng)用最廣的還是前兩種類型的風(fēng)輪機(jī)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按其容量分可分為：小型（ 10下）、中型（ 10 100大型（ 100力發(fā)電機(jī)組。按主軸與地面相 對(duì)位置又可分為：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前世界各國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為成功的一種形式，主要優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)輪可以架設(shè)到離地面較高的地方，從而減少了由于地面擾動(dòng)對(duì)風(fēng)輪動(dòng)態(tài)特性的影響。它的主要機(jī)械部件都在機(jī)艙中，如主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、液壓系統(tǒng)及調(diào)向裝置等。而生產(chǎn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國(guó)家很少，主要原因是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率低，需啟動(dòng)設(shè)備，同時(shí)還有些技術(shù)問(wèn)題尚待解決。 在本文中以后不做 特殊 說(shuō)明時(shí)所指的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組即為大中型的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 大中型風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組是由葉片、輪轂、主軸、增速齒輪箱、調(diào)向機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、塔架、控制系統(tǒng)及附屬部件（機(jī)艙機(jī)座回轉(zhuǎn)體制動(dòng)器等）組成的。 (1)機(jī)艙 機(jī)艙包 含 著風(fēng) 力發(fā) 電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備 ， 包括齒輪箱、發(fā)電機(jī) 等 。 (2)風(fēng)輪 葉片安裝在輪轂上稱作風(fēng)輪 ， 它包括葉片、輪轂、主軸等。風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機(jī)接受風(fēng)能的部件。 葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最關(guān)鍵的部件， 現(xiàn)代風(fēng) 力發(fā) 電機(jī)上每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為 20米 葉片數(shù)通常為 2 枚或 3 枚， 大部分轉(zhuǎn)子葉片用玻璃纖維強(qiáng)化塑料（ 造。 葉片可分為變漿距和定漿距兩種葉片，其作用都是為了調(diào)速，當(dāng)風(fēng)力達(dá) 到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速時(shí)，在風(fēng)輪上就要采取措施，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率不會(huì)超過(guò)允許值。 輪轂是連接葉片和主軸的零部件。輪轂一般由鑄鋼或鋼板焊接而成，其中不允許有夾渣、砂眼、裂紋等缺陷，并按槳葉可承受的最大離心力載荷來(lái)設(shè)計(jì)。 主軸也稱低速軸， 將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起 ， 由于承受的扭矩較大，其轉(zhuǎn)速一般小于 50r/般由 40 圖 買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 （ 3）增速器 增速器就是齒輪箱，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一。由于風(fēng)輪機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速下，而發(fā)電機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下，為實(shí)現(xiàn)匹配采用增速齒輪箱。 使用齒 輪箱可以將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。 （ 4）聯(lián)軸器 增速器與發(fā)電機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，為了減少占地空間，往往聯(lián)軸器與制動(dòng)器設(shè)計(jì)在一起。 （ 5）制動(dòng)器 制動(dòng)器是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，也稱剎車。 （ 6）發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中最關(guān)鍵的部件， 是將風(fēng)能最終轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。 發(fā)電機(jī)的性能好壞直接影響整機(jī)效率和可靠性。 大型風(fēng)電機(jī)（ 100常產(chǎn)生 690伏特的三相交流電。然后電流通過(guò)風(fēng)電機(jī)旁的變壓器（或在塔內(nèi)） ， 電壓被提高至1 這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的 標(biāo)準(zhǔn)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)上常用的發(fā)電機(jī)有以下幾種： 直流發(fā)電機(jī)，常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。 永磁發(fā)電機(jī)，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)明了交流電壓440/240V 的高效永磁交流發(fā)電機(jī)，可以做成多 對(duì) 極低轉(zhuǎn)速 的 ，特別適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 同步或異步交流發(fā)電機(jī)，它的電樞磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速略低，當(dāng)并網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。 （ 7）塔架 塔架是支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支架。塔架有型鋼架結(jié)構(gòu)的，有圓錐型鋼管和鋼筋混凝土的等三種形式， 風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。 （ 8）調(diào)速裝置 風(fēng)速是變化的， 風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也會(huì)隨風(fēng)速的變化而變化。為了使風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)所需要額定轉(zhuǎn)速下的裝置稱為調(diào)速裝置，調(diào)速裝置只在額定風(fēng)速以上時(shí)調(diào)速。目前世界各國(guó)所采用的調(diào)速裝置主要有以下幾種： 1 可變漿距 的 調(diào)速裝置； 2 定漿距葉尖失速控制 的 調(diào)速裝置； 3 離心飛球調(diào)速裝置； 4 空氣動(dòng)力調(diào)速裝置； 5 扭頭、仰頭調(diào)速裝置。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 （ 9）調(diào)向（ 偏航） 裝置 調(diào)向裝置就是使風(fēng)輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一直使風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向的裝 置。 借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作 ， 電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。通常在風(fēng)改變其方向時(shí) ， 風(fēng)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。 （ 10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng) 11 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的微機(jī)控制屬于離散型控制，是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計(jì)、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)電壓、頻率、電流、發(fā)電機(jī)溫升、增速器溫升、機(jī)艙振動(dòng)、塔架振動(dòng)、電纜過(guò)纏繞、電網(wǎng)電壓、電流、頻率等傳感器的信號(hào)經(jīng) A/送給單片機(jī)再按設(shè)計(jì)程序給出各種指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)調(diào)向、自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)解列、運(yùn)行中機(jī)組故障的自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng) 電纜解繞、過(guò)振動(dòng)停機(jī)、過(guò)大風(fēng)停機(jī)等的自動(dòng)控制。自我故障診斷及微機(jī)終端故障輸出需維修的故障，由維修人員維修后給微機(jī)以指令，微機(jī)再執(zhí)行自動(dòng)控制程序。風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組群可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理、互相通信，出現(xiàn)故障的風(fēng)機(jī)會(huì)在微機(jī)總站的微機(jī)終端和顯示器上讀出、調(diào)出程序和修改程序等，使現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人職守的自動(dòng)控制。 （ 11）電纜扭纜計(jì)數(shù)器 電纜 是 用來(lái)將電流從風(fēng)電機(jī)運(yùn)載到塔下 的重要裝置 。但是當(dāng)風(fēng)電機(jī)偶然沿一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)太長(zhǎng)時(shí)間時(shí) ， 電纜將越來(lái)越扭曲 ，導(dǎo)致電纜扭斷或出現(xiàn)其他故障 。因此風(fēng) 力發(fā)電機(jī)配備有電纜扭曲計(jì)數(shù)器 ， 用于提 醒操作員應(yīng)該將電纜解開了。風(fēng) 力發(fā) 電機(jī)還會(huì)配備有拉動(dòng)開關(guān)在電纜扭曲太厲害時(shí)被激發(fā) ，斷開裝置或剎車停機(jī)，然后解纜 。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)理論 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 貝茨 (論 世界上第一個(gè)關(guān)于風(fēng)輪機(jī)風(fēng)輪葉片接受風(fēng)能的比較完整的理論是 1919年由 A貝茨 (立的。貝茨理論的建立依據(jù)的假設(shè)條件是假定風(fēng)輪是理想的，能全部接受風(fēng)能并且沒(méi)有輪轂，葉片是無(wú)限多 ， 對(duì) 氣流沒(méi)有任何阻力。而空氣流是連續(xù)的，不可壓縮的，葉片掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向不論在葉片前或流經(jīng)葉片后都是垂直葉片掃掠面的 (或稱 為是平行風(fēng)輪軸線的 )，滿足以上條件的風(fēng)輪稱為“理想風(fēng)輪”。 如圖 1示，我們分析一個(gè)放置在移動(dòng)的空氣中的“理想風(fēng)輪”葉片上所受到的力及移動(dòng)的空氣對(duì)風(fēng)輪葉片所做的功。風(fēng)吹到葉片上所做的功是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，則有21S。 如果假設(shè)空氣是不可壓縮的，由連續(xù)條件可得 2211 (1由流體力學(xué)可知?dú)饬鞯膭?dòng)能為 25.0 (1設(shè)單位時(shí)間內(nèi)氣流流過(guò)載面積為 s 的氣體的體積為 V，則 。 如果以 表示空氣密度，該體積的空氣質(zhì)量 ，此時(shí)氣體所具有的動(dòng)能為 321 (1 的單位是 kg/V 的單位是 v 的單位是 m/s； T 的單位是 W。 從風(fēng)能公式可以看出風(fēng)能的大小與氣流密度和通過(guò)的面積成正比，與氣流速度成正比，其中 和 v 隨地理位置、海拔、地形等因素而變。 風(fēng)作用在葉片上的力由歐拉定理求得 )()( 2121 (1式中 空氣當(dāng)時(shí)的密度 風(fēng)輪所接受的功率為 )( 212 (1所以經(jīng)過(guò)風(fēng)輪葉片的風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化 )(21)(21 22212221 (1式中 空氣質(zhì)量 (1購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 2 21 (1因此 ， 風(fēng)作用在風(fēng)輪葉片上的力 F 和風(fēng)輪輸出的功率 P 分別為 )(21 2221 (1)(41 212221 (1風(fēng)速1P 的大小取決于2V， P 是2 P 微分求最大值得 )32(41 2221212 (1令其等于 0，求解方程得 12 31(13131m a x 271621278 (116/27=0 593，1m a x 21 (1而 3121 是風(fēng)速為1 ，故 593，說(shuō)明風(fēng)吹在葉片上，葉片上所能獲得的最大功率 的風(fēng)能的 59 3。貝茨理論說(shuō)明理想的風(fēng)能對(duì)風(fēng)輪葉片做功的最高效率是 通常風(fēng)輪機(jī)風(fēng)輪葉片接受風(fēng)能的效率達(dá)不到 59 3，一般根據(jù)葉片的數(shù)量、葉片的翼形、功率等情況取 風(fēng)力發(fā)電機(jī)特性系數(shù) 貝茨理論提供了風(fēng)能的基本理論，但在討論風(fēng)輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換與控制時(shí)有幾個(gè)特性系數(shù)具有特別重要的意義。 （ 1）風(fēng)能利用系數(shù)購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 121 (1（ 2）葉尖速比 為了表示風(fēng)輪在不同的 風(fēng)速中的狀態(tài)用葉片的葉尖圓周速度與風(fēng)速之比來(lái)衡量稱為葉尖速比 2(1低速風(fēng)輪 取較小值；高速風(fēng)輪 取較大值。 （ 3）轉(zhuǎn)矩系數(shù)生的轉(zhuǎn)矩和推力進(jìn)行比較常以 為變量作成轉(zhuǎn)矩和推力的變化曲線 ， 因此轉(zhuǎn)矩和推力也要無(wú)因次化。 2221 (12221 (1異步發(fā)電機(jī)基本原理 （ 1） 異步發(fā)電機(jī)基本原理 發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中最關(guān)鍵的零部件， 是將風(fēng)能最終轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。 發(fā)購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 電機(jī)的性能 好壞直接影響整機(jī)效率和可靠性。 使用異步機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低并網(wǎng)控制容易 ， 缺點(diǎn)是要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率以提供自身的勵(lì)磁。這一缺點(diǎn)可以通過(guò)在發(fā)電機(jī)端并聯(lián)電容器來(lái)改善。 由于風(fēng)電場(chǎng)的特殊性 ， 它的并網(wǎng)和解列 的 操作十分頻繁 ， 而且由于投資成本的限制以及管理、維修等方面的優(yōu)點(diǎn) ， 現(xiàn)在大多數(shù)的大型風(fēng)電場(chǎng)都采用異步發(fā)電機(jī)作為主力機(jī)型。本論文的研究對(duì)象中使用也是異步發(fā)電機(jī) ， 下面我們對(duì)異步機(jī)做以下的簡(jiǎn)單介紹。 異步電機(jī)一般稱感應(yīng)電機(jī)即可作為發(fā)電機(jī)也可作為電動(dòng)機(jī)。異步機(jī)作為電動(dòng)機(jī)應(yīng)用非常廣泛異步機(jī)作 為發(fā)電機(jī)的情況則比較少。但由于異步發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格便宜堅(jiān)固耐用維修方便啟動(dòng)容易并網(wǎng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)在大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。 異步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)的一樣，也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。異步機(jī)的定子與同步機(jī)基本相同，其轉(zhuǎn)子可分為繞線式和鼠籠式，繞線式異步機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相同，鼠籠式異步機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是由端部短接的銅條或鑄鋁制成像鼠籠一樣。 異步機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理通過(guò)定子的三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。通常異步機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于或 略高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n 之間的差為轉(zhuǎn)差 ， 轉(zhuǎn)差n 與同步轉(zhuǎn)速 比值稱為轉(zhuǎn)差率用 S 表示 ss (1轉(zhuǎn)差率是表證異步機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本變量。 若電機(jī)用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（ 轉(zhuǎn)差率 風(fēng)速 所以 當(dāng)時(shí) V 當(dāng)1 G G /2 t= (T + T ) 時(shí) 當(dāng)1G T +T )時(shí) V 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3 陣行風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖 在分析風(fēng)電系統(tǒng)對(duì)電壓波動(dòng)的影響時(shí)，通常用陣性風(fēng)來(lái)考核較大的風(fēng)速變化時(shí)的電壓波動(dòng)的特性。 （ 3）漸變風(fēng)述風(fēng)速的逐漸的變化 ， 在 四 個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)有不同風(fēng)速 ， 漸變風(fēng)變化過(guò)程 如圖 3示。 1 1R 0tT 風(fēng)速 2 1 風(fēng)速 )1(212m a m （ 3 所以當(dāng)1R t= 0 當(dāng)2R t= 3 22 風(fēng)速 wR V 4 2 風(fēng)速 0 圖 3變風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖 （ 4）隨機(jī)噪聲風(fēng)紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 許多諧波分量構(gòu)成，其表達(dá)式為 Nt )co s ()(2 （ 3 式中 w 隨機(jī)分布的離散間距 ； 第 I 個(gè)分量的角頻率 ， )2/1(； i 第 I 個(gè)分量的初相角為 02間分布的隨機(jī)量 ； )( iv 第 I 個(gè)分量的振幅 。 31222)/(12)( （ 3 式中 地表摩擦系數(shù) ； F 攏動(dòng)范圍 相對(duì)高度的平均風(fēng)速（ m/s） 。 （ 5）綜合風(fēng)速表達(dá)式 表達(dá)式 的 求和，其表達(dá)式如下 B （ 3 風(fēng)速模型的建立 i n d S o u r c eG u s tM e a nR a m pN o i s e 3綜合風(fēng)速模型 （ 1） 外部風(fēng)速輸入控制 模型參數(shù) 外部風(fēng)速輸入控制模型 （如圖 3示） 是調(diào)節(jié)外加風(fēng)速的模型，它可以隨意調(diào)節(jié)切入風(fēng)速的大小。 (2)四種風(fēng)分量的參數(shù) 1 基本風(fēng) 入?yún)?shù) 在實(shí)際或仿真時(shí)基本風(fēng)被認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，并且一般取平均值， m/s ，如圖 3 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 25 圖 3部風(fēng)速輸入控制模型及參數(shù) 圖 3基本風(fēng) 輸入?yún)?shù) 2 陣行風(fēng)陣行風(fēng)據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)可以給出其最大值m/s， 起始時(shí)間 3s，持續(xù)周期為 1s，陣性風(fēng)數(shù)量為 1個(gè) 。如圖 3 3 漸變風(fēng) 入?yún)?shù) 漸變風(fēng)據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)可以給出其最大值m/s，起始時(shí)間為 4s，持續(xù)周期為 1s，陣性風(fēng)數(shù)量為 ， 如圖 3示。 4 隨機(jī)噪聲風(fēng) 入?yún)?shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3 陣行風(fēng)輸入?yún)?shù) 圖 3漸變風(fēng)輸入?yún)?shù) 用于描述在指定高度風(fēng)速變化的隨機(jī)噪聲風(fēng)的特性是由許多諧波組成的， 根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)可以給出其 噪聲分量數(shù)為 50 個(gè)， 如圖 3示。 風(fēng)輪機(jī)模型的建立 風(fēng)輪機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)，也是主要區(qū)別于其他類型發(fā)電廠的關(guān)鍵地方 ，它是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置，通過(guò)吸收風(fēng)能，然后轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，最后把機(jī)械 能傳輸給發(fā)電機(jī)，如圖 3示。 圖 3隨機(jī)噪聲風(fēng)輸入?yún)?shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3風(fēng)輪機(jī)模型 風(fēng)輪機(jī) 模型及 參數(shù) 如圖 3 風(fēng)輪機(jī)輸入?yún)?shù) 。 圖 3風(fēng)輪機(jī)輸入?yún)?shù) 齒輪箱速比控制模型 齒輪箱的功能是把風(fēng)輪機(jī)輸入的低轉(zhuǎn)速變成高轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)速比也是指齒輪的變比，即低速齒輪與高速齒輪的齒數(shù)比。如圖 3示為 齒輪箱速比控制模型。 圖 3 齒輪箱速比控制模型 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3 齒輪箱速比控制模型 輸入?yún)?shù) 異 步發(fā)電 機(jī)模型的建立 異步電機(jī)一般稱為感應(yīng)電機(jī)，既可作為發(fā)電機(jī)使用也可作為電動(dòng)機(jī)使用。由于異步發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用、維修方便、啟動(dòng)容易、并網(wǎng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。 發(fā)電機(jī)控制 選擇器 參數(shù) (1)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制參數(shù)輸入同步轉(zhuǎn)速（標(biāo)幺值）的 99%，即為 (2)選擇開關(guān) 制模型及參數(shù) 圖 3異步發(fā)電機(jī)模型 選擇開關(guān) 制是用于 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制選擇的控制器， 選擇開關(guān)模型是當(dāng)選擇 1時(shí)，異步發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制，當(dāng)選擇 0時(shí)，異步發(fā)電機(jī)由輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩控制。它是由一個(gè)時(shí)間信號(hào)模型與一個(gè)單信號(hào)比較儀來(lái)控制。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 T 1 S 圖 3選擇開關(guān) 制 模型 當(dāng)輸入值低于 時(shí) ,輸出為低水平輸出值 1； 當(dāng)輸入值超過(guò) 時(shí) , 輸出為高水平輸出值 0. 輸入為自然數(shù) ,則輸出整數(shù) 圖 3 異步發(fā)電機(jī)參數(shù) 圖 3異步發(fā)電機(jī)參數(shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 無(wú)窮大 系統(tǒng) 模型的建立 圖 3 無(wú)窮大系統(tǒng)模型 償電容的參數(shù) 圖 3補(bǔ)償電容 的參 數(shù) 路器模型及參數(shù) (1)普通三相斷路器 普通三相斷路器模型及參數(shù) (2)有同步監(jiān)視的斷路器 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3有同步監(jiān)視 的三相斷路器模型及參數(shù) (3)斷路器分合控制選擇器 模型 T 1 B R 斷路器分合控制選擇器 模型 當(dāng)輸入 時(shí)間 值低于 1 秒時(shí) ,輸出為低水平輸出值 1； 當(dāng)輸入 時(shí)間 值超過(guò) 1 秒時(shí) , 輸出為高水平輸出值 0。 圖 3 斷路器分合控制選擇器 模型輸入?yún)?shù) (4)斷路器并網(wǎng)前的參數(shù) 圖 3 斷路器 在并入電網(wǎng)前的 參數(shù) (5)斷路器并網(wǎng)后的參數(shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3 斷路器 在并入電網(wǎng)后的參數(shù) 升壓變壓器 模型 及參數(shù) (1)#1 主變壓器模型及參數(shù) 3#2#10 1 0 0 M V A 圖 3#1 主變壓器 模型及參數(shù) (2)#2主變壓器模型及參數(shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3#2 主變壓器 模型及參數(shù) 無(wú)窮大系統(tǒng) 模型及參數(shù) 電網(wǎng)（三相電壓源）模型及參數(shù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第四 章 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的模擬仿真結(jié)果分析 在低于額定風(fēng)速的條件下 ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制目標(biāo)是跟蹤獲得最佳葉尖速比。在高于額定風(fēng)速時(shí)，主要通過(guò)變槳距系統(tǒng)改變槳葉節(jié)距來(lái)限制風(fēng)輪機(jī)獲取能量，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持在額定功率下發(fā)電，并使系統(tǒng)失速負(fù)荷最小化。加入變槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)，顯著提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性及輸出的穩(wěn)定性。因?yàn)樵诟哂陬~定風(fēng)速時(shí)是追求穩(wěn)定的功率輸出，采用變槳距調(diào)節(jié)可以限制轉(zhuǎn)速變化。采用轉(zhuǎn)速與變距的雙重調(diào)節(jié)，雖然增加了額外的變槳距機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，但由于改善了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，仍然被普遍認(rèn)為是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理想的控制方式。 控制 系統(tǒng) 在 樣例模型 中 的 模擬 仿真 風(fēng)速模 擬 仿真分析 （ 1）風(fēng)速模型輸出及參數(shù)設(shè)置 圖 4風(fēng)速模型輸出及參數(shù)設(shè)置 (2)綜合風(fēng)速模型的仿真 綜合風(fēng)速是由基本風(fēng)、陣行風(fēng)、漸變風(fēng)以及隨機(jī)噪聲風(fēng)四種分量 的 風(fēng)速疊加而成的 ,此仿真結(jié)果是 在沒(méi)有 外加切入風(fēng) 速 時(shí)的結(jié)果 ,如圖 4 (3)仿真結(jié)果分析 在前面我們已經(jīng)討論過(guò)，風(fēng)是近似的服從威布爾分布，也就是說(shuō)，近似的服從正態(tài)分布。 如圖 4示 ,在沒(méi)有外力風(fēng)速的情況下， 由于受隨機(jī)噪聲風(fēng)的影響，風(fēng) 速的曲線波動(dòng)很大，在 3形 也 出現(xiàn)了 相購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 應(yīng)的 波動(dòng)，其綜合風(fēng)速 的 最大值 可 達(dá)到 s。 所示 說(shuō)，用以上的四個(gè)風(fēng)的分量在一定的程度上是可以大體的描述風(fēng)的波形，但在一些細(xì)節(jié)上還需要進(jìn)一步修正，所以它的使用范圍是有限的，只是可以用在一些要求的精確程度不高的模型的仿真。 圖 4 綜合風(fēng)速模型 模擬 仿真結(jié)果 風(fēng)輪機(jī)模 擬 仿真分析 圖 4風(fēng)輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出及參數(shù)設(shè)置 圖 4風(fēng)輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩 模擬 仿真結(jié)果 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 （ 1）機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出及仿真結(jié)果 如圖 4 （ 2）機(jī)械功率輸出及仿真結(jié)果 如圖 4 （ 3）仿真 結(jié)果分析 如圖 4輪機(jī)的 輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率都是標(biāo)幺值，則它們的曲線是完全一致的， 在 0變槳距控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距使轉(zhuǎn)矩和功率輸出逐漸達(dá)到穩(wěn)定， 由于又突然受到在 3而使波形在這兩個(gè)時(shí)間有的突變，之后繼續(xù)達(dá)到穩(wěn)定。 圖 4風(fēng)輪機(jī)機(jī)械功率輸出及參數(shù)設(shè)置 圖 4風(fēng)輪機(jī)機(jī)械功率 模擬 仿真結(jié)果 異步發(fā)電機(jī)模 擬 仿真分析 （ 1）異步發(fā)電機(jī)的輸出量有有功功率、無(wú)功功率、機(jī)械轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩 和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，異步發(fā)電機(jī)的 輸出參數(shù)如圖 4 （ 2）發(fā)電機(jī)有功功率輸出及仿真結(jié)果分析 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 異步發(fā)電機(jī)有功功率輸出及參數(shù)設(shè)置如圖 4于 異步發(fā)電機(jī)只能輸出有功功率，根據(jù)電力系統(tǒng)對(duì)異步機(jī)作為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的有關(guān)規(guī)定，它的基本參量的正方向是按電動(dòng)機(jī)狀態(tài)定義的，則有功功率輸出為負(fù)值。 異步發(fā)電機(jī)有功功率仿真結(jié)果分析 在 1s 時(shí)異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，由于采用的是直接并網(wǎng)，在并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)了很大的沖擊電流，導(dǎo)致有功功率 1s 時(shí)發(fā)生突變，然后有功功率下降并逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。有功功率穩(wěn)定值為 3s 和 4s 分別受到陣 行風(fēng)和漸變風(fēng)的影響，有功功率的曲線有很小的下降，然后又達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 4異步發(fā)電機(jī)輸出參數(shù) P 圖 4異步發(fā)電機(jī)有功功率輸 出及參數(shù)設(shè)置 異步發(fā)電機(jī)有功功率仿真結(jié)果 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 4異步發(fā)電機(jī)有功功率模擬仿真結(jié)果 （ 3）發(fā)電機(jī)無(wú)功功率輸出及仿真結(jié)果分析 異步發(fā)電機(jī)無(wú)功功率輸出及參數(shù)設(shè)置如圖 4于 作為異步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的無(wú)功功率只能從電網(wǎng)吸收，根據(jù)電力系統(tǒng)對(duì)異步機(jī)作為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的有關(guān)規(guī)定，它的基本參量的正方向是按電動(dòng)機(jī)狀態(tài)定義的，則無(wú)功功率輸出為正值。 Q 圖 4異步發(fā)電機(jī) 無(wú) 功功率輸出及參數(shù)設(shè)置 圖 4異步發(fā)電機(jī) 無(wú) 功功率 模擬仿真結(jié)果 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 異步發(fā)電機(jī)無(wú)功功率仿真結(jié)果分析 在 1s 時(shí)異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，由于采用的是直接并網(wǎng)，在并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)了很大的沖擊電流，導(dǎo)致無(wú)功功率在 1s 時(shí)發(fā)生突變，然后無(wú)功功率下降并逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。無(wú)功功率穩(wěn)定值為 3功功率的曲線有很小的上升，然后又達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在 0 1要原因是雖然發(fā)電機(jī)端加了電容給發(fā)電機(jī)補(bǔ)償無(wú)功，但此時(shí)發(fā)電機(jī)端沒(méi)有電壓，則電容兩端也沒(méi)有 電壓，因此這段時(shí)間發(fā)電機(jī)并未得到無(wú)功補(bǔ)償，即此時(shí)無(wú)功功率曲線為零。 （ 4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出及仿真結(jié)果分析 異步發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)速 輸出及參數(shù)設(shè)置如圖 3示， 異步發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速是一個(gè)很重要參數(shù)，發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)速略大于同步轉(zhuǎn)速，則滑差 0 圖 4異步發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)速 模擬仿真結(jié)果 異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果 分析 異步發(fā)電機(jī)在 對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，則這段時(shí)間轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 時(shí)異步電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；在 后對(duì)異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)距進(jìn)行控制，則發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速開始上升，并超過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速標(biāo)玄值 1，異步電機(jī)此時(shí)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，之后轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，并逐漸趨于穩(wěn)定。在 3速曲線有很小的變化，然后又達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定值為 （ 5）發(fā)電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩 輸出及仿真結(jié)果分析 異步發(fā)電機(jī) 機(jī)械轉(zhuǎn)矩 輸出及參數(shù)設(shè)置如圖 4示。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 4異步發(fā)電機(jī) 機(jī)械轉(zhuǎn)矩 輸出及參數(shù)設(shè)置 異步發(fā)電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果 圖 4異步發(fā)電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩 模擬仿真結(jié)果 異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果 分析 在 0，發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)速控制，因 此這段時(shí)間它的輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩為零， 而在 生突變，再繼續(xù)達(dá)到穩(wěn)定，由于異步電機(jī)各參量正方向在 此在發(fā)電機(jī)狀態(tài)時(shí)它的輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。 (6) 發(fā)電機(jī) 電磁 轉(zhuǎn)矩 輸出及仿真結(jié)果分析 電磁轉(zhuǎn)矩 反映 發(fā)電機(jī) 由機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的一個(gè)重要參數(shù)， 電磁轉(zhuǎn)矩 ，即. 發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 模擬仿真 結(jié)果分析 在 1s 時(shí)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，因此發(fā)電機(jī)電 磁轉(zhuǎn)矩在 0 1s 時(shí)為零，在并網(wǎng)后電磁轉(zhuǎn)矩開始下降，之后又開始上升，并逐漸達(dá)到穩(wěn)定，其穩(wěn)定值為 3s 和 4磁轉(zhuǎn)距曲線有明顯的下降，之后又達(dá)到穩(wěn)定。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 4異步發(fā)電機(jī)電磁 轉(zhuǎn)矩 輸出及參數(shù)設(shè)置 異步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果 圖 4異步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 模擬仿真結(jié)果 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 4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 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 4異步發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī) 三相電壓模擬仿真結(jié)果 圖 4高壓母線電壓模擬 仿真結(jié)果 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 異步 發(fā)電機(jī)三相電壓 模擬仿真 結(jié)果分析 如圖 4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。并網(wǎng)后的功率輸出逐漸趨于穩(wěn)定，這時(shí)的電壓曲線呈正弦曲線形狀變化，向電網(wǎng)輸送額定功率。 (2)低壓母線和高壓母線的線電壓 輸出 及仿真結(jié)果分析 M a : G r a p h 0 2 . 0 4 . 0 6 . 0 8 . 0 1 0 . 0 1 2 . 0 1 4 . 0 1 6 . 0 1 8 . 0 2 0 . 0 . . 0 0 - 1 . 5 0 - 1 . 0 0 - 0 . 5 0 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 a b ( 0 . 69 )M a : G r a p h 0 2 . 0 4 . 0 6 . 0 8 . 0 1 0 . 0 1 2 . 0 1 4 . 0 1 6 . 0 1 8 . 0 2 0 . 0 .0 40 60 80 100 120 140 160 a b ( 121 )圖 4低壓母線和高壓母線的線電壓 輸出 及仿真結(jié)果 低壓母線和高壓母線的線電壓 仿真 結(jié)果分析 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。低壓母線電壓穩(wěn)定在 壓母線電壓穩(wěn)定在 121 (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 1現(xiàn)很大的沖擊電流，其沖擊電流值達(dá)到 11后開始衰減至 后又開始上升，最后趨于穩(wěn)定 ,其電流最大穩(wěn)定值為 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 4低壓電流 輸出 及參數(shù)設(shè)置 圖 4 低壓母線相電流輸出 及仿真結(jié)果 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 變槳距控制 系統(tǒng)模擬仿真分析 通過(guò)控制槳距角的大小的改變就可以控制葉片吸收風(fēng)功率的多少，槳距角的調(diào)節(jié)可以使發(fā)電機(jī)輸出功率平穩(wěn)。 圖 4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 風(fēng)輪機(jī)啟動(dòng)時(shí) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始自動(dòng)運(yùn)行于風(fēng)輪葉尖本來(lái)值 90 ，即槳矩角初始值為 90 度，在機(jī)組起動(dòng)的過(guò)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 槳矩角變?yōu)榱?，且保持不變，此時(shí)葉片吸收風(fēng)能達(dá)到了最大