《变转速风力机整机性能研究及软件开发》杜明慧 2005.6

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变转速风力机整机性能研究及软件开发.nh
杜明慧 汕头大学硕士学位论文 2005.6
【摘要】
     本论文在水平轴风力机气动计算和传动系统动态分析理论基础上，对变转速风力发电机进行整机建模，并针对的各种运行控制方案，分析了变转速风力机的稳态和动态运行过程，建立了较精确的整机稳态和动态计算模型。本论文是国家“863计划”课题“风力机全系统载荷分析及优化设计软件”要解决的核心技术问题之一。在此基础之上，采用VisualC十十开发工具，将动态性能计算程序封装成组件并将其集成到水平轴风力机气动与结构cAD软件“BldaeDesingofrWindows”中。论文包括三部分:变速风力机的全系统模型、变速风力发电机组的基本控制策略、系统软件开发。
     全系统模型首先解决风力机风轮在叶片桨距角和风轮转速变化过程中的动态空气动力学问题。气动计算模块建立了塔架坐标到桨叶坐标的变换关系，并进一步修正了风轮运行时的各种误差影响，使气动分析更完善更可靠。在风轮气动性能分析的基础上加入传动模块和电机模块，用于对由风轮、塔架、低速轴、增速齿轮箱、高速轴、发电机、控制系统组成的闭环系统进行建模仿真。传动系统中柔性轴模型考虑了传动轴的刚度和阻尼，便于对转动系统进行疲劳强度分析和稳定性分析。
     在全系统模型的基础上引入了变转速风力机的基本控制策略。该策略体现了变转速风力机的优越性:低速时追踪最优功率，高风速时限制转速/功率，使其输出平稳可靠。本论文首先分析了变速风力机的运行区域，在低速区域系统采用了间接速度控制策略，使风力机控制时能独立于测量风速，简化了控制环节。接着沦文确立稳态工作参数，并详细介绍了相应的转速/功率PI控制器的设计方法。
     系统软件开发运用面向对象的设计思想，全系统模型按实现功能划分软件模块和接口。根据稳态和动态计算的流程图，把动态计算程序封装并集成到软件“BladeDesignWindows”中，有机地扩充和完善了该软件的功能。
   
    关键词:变转速;风力机;整机模型;稳态分析;动态分析