双馈式风电机组控制系统与全功率试验分析

摘要

本文首先分析了主控制系统的结构设计及功能实现，初步建立了各系统的数学模型。详细分析了各控制系统之间的逻辑关系和运行机理。本文开发了新型变桨距系统，并对其驱动控制部分进行了创新。变桨距控制与双馈技术相配合，提高了整个系统的发电效率和电能质量。根据德国劳埃德船级社《风电机组认证指南》的要求，必须对设计后的样机做全功率试验，以验证其是否符合设计指标。首先为建立试验平台进行了分析比较，根据试验需求提出了详细的优化方案，包括比较试验方案的优劣，安全保护系统的改进和自动化程度的提高。本文总结了全功率试验过程中出现的问题和故障，以典型故障为例，提出了多种技术解决方案，最终达到了试验目的，满足了设计要求，为风电场的顺利调试和并网发电奠定了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1风力发电概述

1.2本课题的工程研究现状

1.3论文的主要工作和贡献

第二章 双馈风电机组控制系统的建模

2.1引言

2.2变速恒频双馈风电机组的整体结构

2.2.1风能

2.2.2风轮

2.2.3双馈感应发电机

2.2.4变流器

2.2.5电气控制部分和变桨距控制系统

2.3本章小结

第三章 双馈风电机组电气控制系统的功能与结构

3.1电控系统的结构组成

3.2控制系统功能划分

3.2.1塔底柜功能

3.2.2机舱柜功能

3.2.3变流器柜功能

3.2.4变桨柜功能

3.3本章小结

第四章 双馈风电机组主控制系统的设计分析

4.1主控制系统的功能分析

4.2主控制系统的详细设计分析

4.2.1计算机启动

4.2.2人工开机

4.2.3自动开机

4.2.4偏航

4.2.5软启动控制

4.2.6紧急安全链

4.2.7电力参数监测

4.2.8其它参数监测

4.3变桨距控制系统的设计分析

4.3.1电动变桨控制系统概述

4.3.2变桨系统的机械结构

4.3.3变桨系统伺服驱动的设计

4.4本章小结

第五章 风电机组全功率试验的设计优化与故障分析

5.1全功率试验台的原理

5.2国外风力发电试验平台方案

5.2.1芬兰ABB公司全功率试验平台方案

5.2.2美国可再生能源实验室的试验平台方案

5.3全功率试验台的组成结构

5.4全功率试验台及试验方案的优化设计

5.4.1试验优化目的

5.4.2全功率试验台的优化设计

5.4.3试验方案的选择

5.5试验的控制与运行

5.5.1启动试验

5.5.2负荷试验

5.5.3启动及软并网试验

5.5.4并网发电试验

5.5.5软解列试验

5.5.6电网异常保护试验

5.5.7电能质量的测试

5.5.8偏航系统试验

5.5.9变桨系统试验

5.5.10安全保护性试验

5.5.11试验结果

5.6试验故障分析

5.7本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况