1. 研究目的与意义(文献综述)
稳定、可靠和清洁的能源供应是人类文明、经济发展和社会进步的保障,煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19世纪和20世纪近两百年的人类文明的进步和发展。而随着资源能源的减少,例如化石燃料的大量消耗,不仅让人类面临资源枯竭的压力,同时也感觉环境恶化的威胁。于是,可再生能源作为一种环境友好能源越来越受欢迎,人们也越来越关注可再生能源的开发。其中,风力发电作为一种可再生能源和清洁能源,更是发展迅猛。人类逐步从化石燃料时代向具有可持续利用能力的可再生能源时代过度,逐步开创一个人类摆脱化石燃料桎梏的能源新时代的世纪。
我国风力资源丰富,分布相当广泛,具有很大的开发价值,为解决我国的能源短缺问题和实现可持续发展提供了条件。2014年,全国风电产业继续保持强劲增长势头,全年风电新增装机容量1981万千瓦,新增装机容量创历史新高,累计并网装机容量达到9637万千瓦,占全部发电装机容量的7%,占全球风电装机的27%。2014年风电上网电量1534亿千瓦时,占全部发电量的2.78%。因此,风力发电的技术研究具有重要意义。在二十世纪八十年代兴起的新能源技术革命中,并网运行的发电技术引起了全世界的高度重视,并迅速实现了商业化产业化特别是随着计算机与控制技术的飞速发展,风力发电的发展极为迅速,其单机容量从最初的几十千瓦级发展到兆瓦级机组,控制方式从基本单一的定桨距失速控制到全桨叶变距和变速控制发展。
传统的风力发电机组多采用异步发电机,需要采用升速齿轮箱连接高速的发电机与低速的风力机。但是随着风电机组单机容量的增大,双馈型风电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出,于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。与非直驱风力系统相比,直驱风力发电系统由于省去了升速齿轮箱,不仅减小了风力发电机的体积与重量,还省去了维护,降低了系统的噪音,提高了系统的可靠性,更容易满足电网对风电并网日益严格的要求。
2. 研究的基本内容与方案
1.基本内容
(1)设计全功率风机转速控制系统:根据控制方式不同出现了恒速恒频与变速恒频发电系统,根据风力机驱动发电机方式不同出现了直驱风力发电系统和非直驱风力发电系统。
(2)设计全功率风机桨距角控制系统:以风力机的变桨距控制原理为基础,当风速高于额定风速时,研究了传统pid控制算法和模糊控制算法,并进行仿真。
3. 研究计划与安排
第1~4周大量查阅国内外相关资料,做好阅读笔记;
第5~8周设计全功率风机转速控制系统,进行稳定性分析;
第9~11周设计全功率风机桨距角控制系统,进行稳定性分析;
4. 参考文献(12篇以上)
1.袁小明.大规模风电并网问题基本框架[j].电力科学与技术学报,2012,27(1):16-18.
2.p.kundur.powersystemstabilityandcontrol[m].newyork:mcgraw-hill,1994.
3.张兴.pwm整流器及其控制策略的研究[d].合肥工业大学,2003.
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