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风力发电机控制系统研究本科生毕业设计

第一篇：风力发电机控制系统研究本科生毕业设计本科生毕业设计（论文）开题报告题目：风力发电机控制系统研究学院：信息工程系电气工程及自动化专业：电机电器班级：电气051班学号：7022805017姓名：熊寅指导教师：江智军填表日期：2008年4月4日一、选题的依据及意义1.1选题依据:传统风力发电机组大都采用三桨叶与轮毅刚性连接的结构，即定桨距风轮。桨叶端部1.5—2.5m的部分设计一般设计成可控制的叶尖扰流器，当风力发电机组需要停机时，扰流器可旋转90度形成阻尼板，使风轮转动速度迅速下降，这一机构称为气动刹车。随着风力发电机组设计制造水平的不断提高，在大型的风力发电机组中已经普遍开始采用变桨距风轮。变桨距风轮的桨叶和轮毅不再是刚性连接，而是通过可以转动的推力轴承或者专为变桨结构设计的联轴器来联接。这种风轮的优点在于可以根据风速来调节气流对叶片的攻角，当风速超过额定风速时，通过调节风轮的受力可以使风机保持在稳定的输出功率上。而且，在大风的情况下可以调节风机处于顺桨状态从而改善整个风机的受力状况。与火电煤电等常规发电方式不同，风力发电机组需要频繁地起停，并且转动惯量很大，转速大都设计在每分钟十几到三十几转之间，机组容量越大，风机的转速越低。所以，传统的风力发电机组的风机与发电机之间通常需要增设增速齿轮箱。而风力发电厂的安装和运行经验都表明，齿轮箱往往是维护工作量最大的一个部件，也是成本最高、寿命最短的部件之一，故此，如何提高齿轮箱的可靠性或者是否可以取消齿轮箱就成为广大风力发电研究者的研究课题之一。变速恒频直驱型风力发电机组在运行时，风机不接增速齿轮箱，直接和发电机祸合;发电机的定子为三相绕组或多相绕组，转子为永磁或电励磁结构;定子发出非工频的电能，电压也随转速变化;系统中有整流逆变装置，发电机发出的电压和频率都在变化的交流电经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网;通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率，实时满足电网的功率需要。在变速恒频直驱风力发电机组中，整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。1.2选题意义：变速恒频发电是一种新型的发电技术，非常适用于风力、水力等绿色能源开发领域，尤其是在风力发电方面，变速恒频体现出了显著的优越性和广阔的应用前景1)传统的恒速恒频发电方式由于只能固定运行在同步转速上，当风速改变时风力机就会偏离最佳运行转速，导致运行效率下降。采用变速恒频发电方式，就可按照捕获最大风能的要求，要风速变化的情况下实时调节风力机转速，使之始终运行在最佳转速上。(2)变速恒频发电可以在异步发电机的转子侧施加三相低频电流实现交流励磁，控制励磁电流的幅值、频率、相位实现输出电能的恒频恒压。(3)采用变速恒频发电技术，可使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，比传统的恒频发电系统更易实现并网操作及运行。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到各国的重视。首先，它来自于自然，取之不尽用之不竭;其次，风力发电只降低了风的速度，并不产生任何有害的物质，对大自然没有污染。这些优势使得人们对它青睐有加。随着风力发电应用得越来越广，在整个能源结构中所占比例越来越大，风力发电技术要朝着大功率、高效率、直驱式、变转速、变桨距和最优控制等方向发展，达到提高机组运行性能、提高风能利用率、简化结构提高可靠性、减少材料消耗、降低机组重量、降低造价的目的。对我们能源节约的问题上有着重要的意义。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）2.1国内研究现状及发展趋势：我国虽然是在20世纪70年代就开始研制大型并网型风力发电机组，但直到在90年代国家“乘风计划“的支持下，风力发电才真正从科研走向市场。在国家有关部委的支持下，额定功率为Zoowk、25OWk、300wk、600姗的风力发电机组已研制成功，ZOOWk~600wk的大型风力发电机组制造技术己基本掌握，并开始研制兆瓦级风力发电机组。我国自主开发的20OWk~300wk级风力发电机组的国产化率已超过9%0;6O0Wk风力发电机组样机的国产化率达到80%左右。此外还开发了一批风光、风柴联合发电系统。浙江省机电设计研究院研制的20Owk风力发电机组，于1997年4月通过了国家级技术成果鉴定，同年12月又完成了中试样机的研制。由上海蓝天公司主持研制的300wk风力发电机组，1998年初在南澳风电场投入并网运行，目前运行情况良好。在6O0wk风力机研制方面，由国家科委立项，新疆风能公司、浙江省机电设计研究院等单位主持的大型风力机国产化项目也迈出了坚实的步伐。到2003年，我国己在11个省区建立了27个风电场，总装机容量达46万wk。其中达坂城风电场累计安装风力发电机组172台，装机容量达到9.2万kw;南澳风电场安装风力发电机组近百台，装机容