MW级风力发电系统单机电气控制技术研究——中心控制器和软并网系统

摘要

风能作为一种绿色能源,已经成为一种新兴的重要发电型式.该文对兆瓦级风力发电机组电控系统中的中心控制和软并网两个部分进行了设计和研究.首先,根据电控系统的控制要求,分析了中心控制器的输入输出信号,在此基础上确定了其型号及硬件配置,并基于模块化的编程思想,设计了主要的程序流程和相应的安全保护措施.其次,对异步发电机的软起动和软并网技术进行了研究.建立了由晶闸管控制的风力发电机软并网系统模型,以一台275kVA的发电机为例进行了仿真,给出了起动和并网的仿真波形.通过对直接起动、升压软起动和限流软起动的仿真研究,对这三种起动方式进行了比较分析.从仿真结果可以看出,无论在减小起动电流冲击、减小起动转矩冲击,还是在抑制电机电流、转矩振荡方面,采用限流软起动方式都表现出良好的性能.另外,通过仿真还得出,与电压斜波方式并网相比,采用限流方式更能使发电机平稳的并入电网.该文还对风力机的大小电机切换进行了简要的理论分析和设计.接下来介绍了软并网控制系统的硬件和软件设计.按功能模块说明了以TMS320F240为其核心的硬件电路,给出了限流软起动方式的主程序流程以及各个子程序流程.最后,通过实际的软并网系统实验,证明设计的硬件电路和软件控制算法能够很好的实现软起动和软并网功能,从而可以满足大型风力发电机组软并网控制的要求.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题研究背景和选题依据

1.2风力发电机组中心控制系统的研究和进展

1 3风力发电机组并网技术的研究现状

1.4课题的来源和本文所做的工作

第二章中心控制器的功能分析

2.1引言

2.2中心控制器的功能

2.3中心控制器的控制过程

2.4本章小结

第三章中心控制器设计

3.1引言

3.2中心控制器的硬件设计

3 3中心控制器的软件设计

3.4安全保护设计

3.5本章小结

第四章软并网系统的功能及主电路分析

4.1软并网系统的功能

4.2软并网系统的控制过程

4.3软并网系统主电路的选择

4.4软并网系统中晶闸管的触发

4.5本章小结

第五章软并网系统控制方案的仿真分析

5.1软并网系统仿真模型的建立

5.2发电机的电动起动分析

5.3发电机的软并网分析

5.4大小电机切换分析

5.5本章小结

第六章软并网系统的实现

6.1引言

6.2软并网系统的硬件实现

6.3软并网系统的软件实现

6.4本章小结

第七章软并网系统实验研究

7.1实验装置

7.2实验内容

7.3实验结果

7.4本章小结

第八章总结与展望

致谢

参考文献及攻读硕士学位期间发表的主要论文