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MW级风力发电系统单机电气控制技术研究——无功补偿和偏航控制系统

陈实  
【摘要】: 风力发电作为一种可持续发展的新能源,已经成为一种重要发电型式,越来越受到各国的重视。为了进一步推动我国风电事业的持续发展,国家科技部将“MW级失速型风力发电机组及其关键部件研制”列入“十五”国家高技术研究发展计划(863计划),通过自行研制和技术攻关,掌握MW级风力发电机组总体设计技术、单机电气控制技术和叶片设计技术等关键部件的设计和制造技术,尽快形成自主开发能力。 作为单机电气控制技术研究的重要组成部分,本文对无功补偿控制系统和偏航控制系统展开了比较全面的理论分析和实验研究。 根据整个系统对无功补偿的总体要求,首先对无功补偿理论和各种无功补偿方式作了一个系统的分析和比较,选择并联电容器作为本系统的无功补偿方式,对控制方法和控制物理量的选取做了详尽、深入的研究,制定了无功补偿控制策略,有效地避免了投切振荡。研究的另一个重点是快速傅立叶变换在无功补偿中的应用。设计了以DSP芯片TMS320F240为控制核心的无功补偿控制器的硬件系统,基于模块化编程思想编制了软件,充分利用DSP的速度快、计算功能强大的特点,精确算出无功补偿分量,准确跟踪系统无功变化,对多级电容器组进行自动和循环投切,达到对系统动态实时补偿。采用自适应调整采样间隔技术实现频率跟踪,提高了测量精度。通过试验验证了无功补偿控制系统软硬件设计方案的可行性和正确性。 在详细分析偏航控制系统控制要求的基础上,采用单片机89C51作为主控单元,设计了风电机组的偏航控制系统。该系统采取逻辑控制主动对风,实现了对风过程可控,准确跟踪风向并能自动解除由于偏航作用引起的电缆缠绕等功能。论文给出了基于风向传感器的偏航控制系统的软硬件设计结果。


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