大型風(fēng)電機(jī)組能量流動特性研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，MW級大型風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)全面進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化階段，但風(fēng)能利用率低，效益低，因此需要加大從風(fēng)能到電能轉(zhuǎn)化方面的研究。本文主要針對大型變槳距直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組能量流動特性展開仿真分析，運(yùn)用有關(guān)理論、方法和技術(shù)，對能量流動特性進(jìn)行理論研究和現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析，為提高風(fēng)電機(jī)組風(fēng)能利用率、提高經(jīng)濟(jì)效益提供參考依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容包括如下： 根據(jù)空氣動力學(xué)理論與方法，建立了風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)現(xiàn)場采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)，運(yùn)用核密度估計方法，分析比較已建風(fēng)速模型的合理性。 圍繞風(fēng)電機(jī)組能量流動特性，建立從風(fēng)能到電網(wǎng)的能量流動仿真模型：“風(fēng)能-風(fēng)輪-發(fā)電機(jī)-變流器-電網(wǎng)”。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組參數(shù)值，仿真分析能量流動過程中風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、功率、機(jī)械效率、風(fēng)能利用指數(shù)等之間的關(guān)系。 根據(jù)SCADA系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)開展了風(fēng)電機(jī)組能量獲取與流動特性分析，構(gòu)建了能量轉(zhuǎn)換與流動的系統(tǒng)模型。運(yùn)用核密度估計方法對不同風(fēng)速區(qū)間內(nèi)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、功率分布進(jìn)行了分析，提出了基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的風(fēng)能利用系數(shù)計算方法和實時風(fēng)能利用系數(shù)計算方法，獲得了機(jī)艙測量風(fēng)速與風(fēng)輪前沿來流風(fēng)速之間關(guān)系描述方法。 根據(jù)大型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能量流的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了基于大型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真實驗平臺，借助于該平臺可方便直觀地分析各種數(shù)據(jù)變化，為以后風(fēng)電機(jī)組的進(jìn)一步研究提供有效的實驗平臺。 【關(guān)鍵詞】：能量流 風(fēng)能 變流器 SCADA 仿真界面
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 論文研究的背景和意義9-13
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)概況9-11
• 1.1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本類型11-13
• 1.2 本文研究意義及研究內(nèi)容13-15
• 第二章 風(fēng)及風(fēng)的仿真模型15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)風(fēng)的特性分析15-18
• 2.3 風(fēng)速模型構(gòu)建18-26
• 2.4 基于SCADA系統(tǒng)風(fēng)速數(shù)據(jù)的核密度估計分析26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第三章 風(fēng)電機(jī)組能量流動特性仿真分析30-60
• 3.1 引言30
• 3.2 風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及能量流動模型30-32
• 3.3 風(fēng)電機(jī)組能量流動仿真模型32-51
• 3.3.1 風(fēng)輪數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.3.2 傳動機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.3.3 發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型35-38
• 3.3.4 發(fā)電機(jī)側(cè)、電網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型38-42
• 3.3.5 發(fā)電機(jī)側(cè)變流器控制模型42-46
• 3.3.6 電網(wǎng)側(cè)變流器控制模型46-49
• 3.3.7 統(tǒng)一變槳距控制模型及仿真49-51
• 3.4 能量流動仿真分析51-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 第四章 基于 SCADA 系統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組能量流動特性分析60-73
• 4.1 引言60-61
• 4.2 風(fēng)速與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、功率關(guān)系分析61-63
• 4.3 風(fēng)能利用系數(shù)分析63-68
• 4.4 機(jī)械能—電能轉(zhuǎn)換與傳輸分析68-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第五章 大型直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組仿真實驗平臺研發(fā)73-82
• 5.1 前言73
• 5.2 風(fēng)電機(jī)組仿真實驗平臺總體結(jié)構(gòu)73-74
• 5.3 仿真系統(tǒng)平臺開發(fā)環(huán)境74-79
• 5.3.1 開發(fā)工具74-75
• 5.3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計思想75
• 5.3.3 系統(tǒng)設(shè)計75-79
• 5.4 調(diào)試運(yùn)行分析79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 全文成果和結(jié)論82
• 6.2 研究不足與未來工作展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 附錄A88

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