风力发电机组仿真实验平台研究与开发

论文摘要

建立与风力发电机组运行环境、运行特性、I/O接口、控制系统相似的仿真实验平台具有重要而现实的意义。与此同时,计算机接口技术、自动控制原理和数字仿真技术飞速发展,为仿真实验平台的实现提供了条件。本文建立了风力发电系统的模型,并以此为基础建立了全数字式风力发电机组仿真实验平台和数字+物理综合仿真实验平台。主要内容包括:首先,建立了合理准确的风力发电系统数学模型,其中包括风速、风力机及其变桨距机构、发电机、传动系统、偏航机构和控制系统等模型,并首次建立了风力发电机组温度系统的动态模型。采用一阶模型对风力机变桨距机构和偏航机构建模。对风力机模型中的C p曲线,采用BP网络进行拟合,保证数据精度和时效性。其次,介绍了全数字式仿真实验平台,分节讲述了其目标、意义、功能、构成、实现和运行方法等内容。运用Visual C++ 6.0工具完成了人机界面友好、功能完善的应用程序。再次,介绍了数字+物理综合仿真实验平台,包括该平台的意义、功能、构成、实现和运行方法等内容。详细说明了硬件I/O接口的组成及其性能指标,并对其余各物理环节的型号作了简要的描述。最后,对于风力机转矩系数Ct曲线和仿真平台应用程序需要改进的地方做了预测和估计,作为将来的工作重点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 风力发电机组仿真技术的发展与研究现状
• 1.3 本文的研究目的与意义
• 1.4 本文研究内容和组织结构
• 2 风力发电机组的构成与运行
• 2.1 风力发电机组的发电方式
• 2.2 变速恒频风力发电机组的构成
• 2.3 变速恒频风力发电机组的运行
• 2.4 本章小结
• 3 变速恒频风力发电系统的工作原理与数学模型
• 3.1 风速
• 3.2 风力机
• 3.3 传动系统
• 3.4 发电机
• 3.5 变桨距机构
• 3.6 偏航机构
• 3.7 制动系统
• 3.8 风力发电系统模型
• 3.9 控制系统
• 3.10 本章小结
• 4 变速恒频风力发电机组的全数字式仿真实验平台
• 4.1 建立全数字式仿真实验平台的目的与意义
• 4.2 全数字式仿真实验平台的功能
• 4.3 全数字式仿真实验平台的构成
• 4.4 全数字式仿真实验平台的应用程序设计
• 4.5 主要功能模块的设计与实现
• 4.6 全数字式仿真实验平台的运行
• 4.7 本章小结
• 5 变速恒频风力发电机组的数字+物理综合仿真实验平台
• 5.1 综合仿真实验平台的设计
• 5.2 综合仿真实验平台的功能
• 5.3 综合仿真实验平台应用程序设计
• 5.4 综合仿真实验平台的I/O 接口设计与实现
• 5.5 综合仿真实验平台的运行
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 未来的工作及展望
• 致谢
• 参考文献