定桨距风力发电机组软并网控制设计.doc

1目录第 1 章 绪论-----------------------------------------------------------------11.1 研究背景与研究意义------------------------------------------------------11.2 风力发电机组电气控制系统研究的进展--------------------------------------2第 2 章 风力发电机组相关理论介绍---------------------------------------------42.1风力发电机组的工作原理--------------------------------------------------42.2风力机的空气动力学特性--------------------------------------------------62.3定桨距失速型风电机组----------------------------------------------------72.4定桨距失速型风电机组运行过程分析---------------------------------------10第 3章 定桨距风力发电机组并网分析-------------------------------------------133.1并网方式概述-----------------------------------------------------------133.2 异步发电机的风力发电机组并网方式---------------------------------------14第 4章 定桨距风力发电机组并网控制——软切入装置----------------------------174.1系统概述---------------------------------------------------------------174.2系统框图设计-----------------------------------------------------------174.2.1软切入装置的系统框图-----------------------------------------------174.2.2原理说明-----------------------------------------------------------194.3单元电路设计-----------------------------------------------------------204.3.1主电路设计---------------------------------------------------------204.3.2控制电路设计-------------------------------------------------------214.4系统性能测试-----------------------------------------------------------33第 5章 定桨距风力发电机组并网仿真-------------------------------------------355.1电力系统 MATLAB/SIMULINK 仿真软件概述-----------------------------------355.2异步风电机组直接并网过渡过程分析---------------------------------------375.3失速型异步发电机组大小电机仿真模型的建立-------------------------------385.4异步风力发电机组直接并网过渡过程仿真分析-------------------------------405.5 定桨距风力发电机组软并网控制系统仿真分析-------------------------------475.6 风力发电机组软并网控制系统性能要求-------------------------------------53第 6章 结论与展望-----------------------------------------------------------54致谢-------------------------------------------------------------------------55参考文献---------------------------------------------------------------------56附图-------------------------------------------------------------------------572摘要本次设计中定桨距风力发电机组并网并不是直接并网而是通过软切入装置并网，这样就会大大的减小了并网时的冲击电流，软并网技术是风电机组电气控制中的关键技术之一。

随着大容量风电机组的出现如何限制软并网过渡过程中产生的冲击电流，成为一个迫切需要解决的问题，本设计首先介绍了风力发电的背景历史和一些基本理论知识并对风力发电机组的几种主要并网方式进行简要说明，然后通过分析直接并网时的仿真图得出了直接并网对电网的危害，再与软并网控制技术进行比较最终得出软并网控制技术的优越性，确定了风力发电机组的并网方式为软并网最后通过对软并网装置主电路和控制电路的设计较好的完成了此次的设计任务关键词：风力发电；定桨距；软并网；晶闸管；触发脉冲ABSTRACTThe design of fixed pitch wind turbine grid-connected and not directly but through a soft starting device interconnected grid, this will greatly reduce the grid when the impulse current, soft cut-in wind turbine electric control technology is one of the key techniques in. With large capacity wind turbine appear how to limit the transition process of soft cut-in of impact current, become an urgent need to address the problem, the design of the first wind power generation is introduced in the context of the history and some of the basic theoretical knowledge and the wind turbine main network are introduced briefly, and then through the analysis of direct parallel operation simulation of the direct interconnection network is obtained on the harm, with soft grid-connection control techniques were compared finally obtains the soft cut-in control technology superiority, determine the wind turbine grid-connected mode of soft cut-in. By the end of soft cut-in device main circuit and control circuit design better finish the design task.KEY WORDS: wind power generation; fixed pitch; soft power; thyristor; trigger pulse3第 1 章 绪论 1.1 研究背景与研究意义随着经济的不断发展，人类对能源的需求也越来越大，能源短缺已经成为制约各国经济发展的一个重因素。

人类正在努力寻找清洁高效的可再生能源来一次减轻对常规能源的依赖风能是一种无污染可再生能源，且其具有资源丰富的特点风能发电是目前最具大规模开发前景新能源之一1973 年世界发生石油危机以来，发达国家为寻找石油的替代能源，在风力发电技术的研究和开发方面投入相当大的人力和资金，充分综合空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的成果，开创了风能利用的新时期为促进风力发电的发展，各国对风力发电的开发和利用都提供相关的优惠政策，比如德国、美国和丹麦等国开发建立了风力新能源的测量及计算机模拟控制系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机控制理论；西欧、美国和印度等风力发电比较发达的国家，为保持风力发电快速和稳定的发展，提供制定比较高的风电上网电价、对购买风电机组的用户进行补贴，以及减免赋税等优惠的政策在这些优惠条件的支持下，风力发电得到了快速稳定的发展2004 年全球装机总量达到 4761.6万千瓦，风力发电量已经占到世界总量的 0.05%2004 年底，欧盟国家风电装机达 3420.5万千瓦德国是目前风电装机容量最大的国家，截至到 2004 年 12 月份，已装机容量达1662.88 万千瓦，其发电量已达到全国总电力需求的 0.62%，占全世界风力发电总量的 33%以上。

印度 2004 年底累计风电装机容量达到 298.5 万千瓦，在风能利用规模方面排世界第五位根据欧洲风能协会的估测，到 2020 年风力发电将占世界电力总量的 12%，届时世界风电的装机容量将达到 1.231 钛瓦在欧洲，因为风能资源丰富的陆地面积十分有限，而海岸线附近的海域风能资源丰富，面积辽阔，适合更大规模开发风电欧洲各国从近几年开始大规模建设海上风电场，为风力发电的发展开拓了更广阔的空间我国是世界上风力资源较丰富的国家之一，据估计全国可供开发利用的风能约为 2.5 亿千瓦由沿海（山东、浙江、福建、广东）和东北至西北（包括4内蒙古、新疆、甘肃）两大风带，风的质量很好，为开发风力发电提供了基础环境和条件但我国长期以火电为主，能源结构单一为缓解我国能源短缺的局面，以及改善我国能源结构，保护生态环境，促进人口、资源、环境的可持续发展，风力发电正在成为本世纪能源更新的先驱为进一步促进风力发电的发展，我国已与 2006 年 1 月 1 日开始实施《可再生能源法》 ，采纳了有关风力发电强制上网、全额收购、分类定价等原则这一法律的实施，必将有力的促进风能等可再生能源的开发据 2003 年 9 月国家有关部门提出的风电发展目标，到 2010 年达到 400万千瓦，到 2050 年后，风力发电在电源结构中的比例将达到 10%，成为重要的能源组成部分。

除了国家提供的政策扶持，我国风电发展另一个关键因素就是实现风电设备的国产化我们看到，一边是风电需求大增，但另一边却是高昂的进口设备和维修费用，这大大阻碍了我国风电的开发利用目前风电研发技术的落后成为我国风电发展的主要障碍之一过去我国对风电设备的基础性研究重视不够，大多依赖进口国外技术、仿制国外成熟机组，没有形成完全自主的设计体系据中国风能协会提供的最新统计，截至 2004 年，我国风电设备累计市场份额中，国产设备之占 18%，进口设备占 82%，其中以丹麦 NEG Mic。