论文部分内容阅读
在风力发电相关技术研究中,由于存在天气、环境、成本等多种因素,直接利用风力机进行实验研究很困难。因此,研制实验室内风力机模拟平台很有必要,即通过控制电机模拟风力机在一系列风速序列下的特性,为发电系统提供机械动力。本文以风力机的转矩特性入手,以异步电机矢量控制为手段,对风力机静态特性和动态特性模拟进行了深入的分析和研究。本文从风力机气动学方面对模拟风力机的原理进行了介绍,按静态特性与动态特性两方面展开分析,给出了用于动态模拟的风速模型和大惯量转矩补偿的模型,分析了设计转矩补偿中转速滤波器的方法,最后利用仿真平台验证了理论分析的正确性。基于矢量控制原理和坐标变换工具,以异步电机数学模型为基础,分析了异步电机转子场定向控制系统的原理,讨论了本文所采用的转子磁链观测方法。并依据经典控制理论分别设计了电流调节器、转子磁链调节器和转速调节器。最后通过仿真验证了矢量控制系统良好的设计性能。基于上述理论研究,搭建了风力机模拟平台,介绍了风力机模拟平台的结构与功能,并以此为基础设计了基于LabVIEW的人机交互界面和相应所用DSP程序的架构,最后利用Plecs仿真软件对整个风力机模拟平台进行了仿真验证。在上述平台进行了实验工作,首先通过实验验证了异步电机矢量控制的控制性能。在此基础上进行了风力机静态和动态特性的模拟,将负载发电机控制在转速闭环的工况下测试了风力机静态特性的整段曲线,对比了大惯量模拟前后的特性差异,并进行了60s连续风速序列的风力机模拟实验。最后与网侧逆变器级联进行了并网发电实验。实验结果验证了本文理论的正确性,模拟性能满足设计要求。