风力发电机毕业论文中英文资料外文翻译文献

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1、风力发电机毕业论文中英文资料外文翻译文献 2MW 风力双馈异步电动机的研究设计 摘要 一个设计为一个 2 MW 风力发电机的商业验证了两种连接方式为标准双馈异步机可延长低速下范围到 80滑动没有增加的额定功率电子变换器。这远远超出了正常的 30的下限。较低的速度连接被称作异步发电机模式和机器操作与短路定子绕组和所有的功率流在转子回路。有两个回路逆变器控制系统方案设计和调整为每一个模式。本文的目的是当前仿真结果说明了该控制器的动态性能均为双馈异步发电机的连接方法为 2 MW 风力涡轮机。一个简单的分析了双转子电压为连接方法包括作为这个演示的优势的时候需要考虑设计等先进控制策略。关键词:双馈电机、

2、异步发电机、风力发电机。1、介绍 兴趣是持续风力涡轮机尤其是那些拥有一个额定功率的许多兆瓦这个流行主要由既环保也可用的化石燃料。立法鼓励减少碳足迹的所谓的地方所以目前正在感兴趣的可再生能源。风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术已形成从定速风力涡轮机现在流行的调速技术基于双馈异步发电机DFIGs。风力是一 DFIG 变速与转子变频器控制使转子电压相位和大小调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数文13。DFIG 技术是目前发达是常用的风力涡轮机。定子的 DFIG 是直接连接到网格与电力电子转子变换器之间用以转子绕组的网格。这个变量速度范围是成正比的评级的转子等通过变频器调速范围304、5、6、

3、7转子转换器只需要的 DFIG 总量的 30的力量而使全面控制完整的发电机输出功率。这可能导致显著的成本节省了转子转换器4。滑动环连接但必须保持转子绕组性能安全可靠。电源发电机速度特性如图 1 所示为 2 MWwind 汽轮机。对于一个商业发电机速度随风速然而这种关系是为某一特定地点。作为风速并因此机速度快、输出功率下降了的风力发电机减少直至关闭时提取风是比损失的发电机和液力变矩器。操作模式已经提出风力机制造商宣称延伸速度范围以便在较低的速度力量提取的风是比损失在系统等系统能保持联系。这个建议标准 “模式是用来延长低速运的双DF连接在正常使用调速范围所谓 DF 异步发电机行。先前的工作已经显示

4、了 IG 模式能够运作的 DFIG 滑到 808。这一变化在运行时实现定子从电网 DF 模式然后短巡回定子使国际组操作。所有的发电机组转子变频器在流经 IG 模式。免疫球蛋白曲线相同的曲线为30 DF 滑动。估计国际组电力提取的风在低速下所获得的曲线推断 DF 模式。参考扭矩由控制器DF 和 IG 模式就可以很容易地来源于这样的曲线。扭矩-速度数据可以存储在一个查表所以参考转矩和转速变化自动。 这个能力的现代 DF 风力涡轮机不同的无功功率吸收或产生6、第九条、第十条让风涡轮参与无功功率平衡的格子里。无功功率在电网的连接中描述的工作由英国连接条件小节 CC.6.3.211从国家电网。无功要求风

5、电场的定义是由图 2。 MVAr 点相当于功率因数为 0.95 领先于额定兆瓦 MVAr B 点相当于功率因数为 0.95 滞后于额定兆瓦 C - MVAr 5 点的额定兆瓦 D 点- MVAr 5额定兆瓦 E - MVAr 12 点的额定兆瓦 摘要本文旨在探讨控制器性能和 IG 模式为 DF 2MW 690V4-poleDFIG 使用机器参数由制造商。这是进一步研究建立在先前的稳态性能进行了两种操作的损耗以及国际组模式8。在8探讨了稳态效率为双方关系。工作说明的稳态性能都有好处这台机器运行一个连接方法相对于其他。摘要本文检视即瞬态性能的 2 千瓦风力涡轮。结果全部动态控制器电流调节、解耦控制

6、方程和矢量控制方式在 DF的方式显示指定。配置程序做了详细的分析形成了转子的电压在整个操作范围内 DFIG 模式给出了这种能够主宰成分浮出水面。这是特别重要的先进控制方案设计时充分概论的工作范围内能被确认。仿真模型它已经被证实对7.5kW 实验室钻机12是应用于现实的 2 千瓦风力使结论是关于拟议中的使用IG 模式在真实的风力涡轮。2、连接方法 双馈异步电机通常连接如图 3。GSI 网格侧逆变器保持是一个固定的直流环节电压与给定的功率因数的网格在我们的情况下团结。转子侧逆变器劳损的控制从而使最大能量提取的动能的风而使定子功率因数控制范围内统一要求尽管网格的功率因数往往是可取的。另一种连接方式为

7、双馈电机如图 4这叫了异步发电机指定连接。定子是脱离电网和短路。转子回路图 3。从不变。GSI一样的控制方式。DF目的是为了控制劳损定子磁链在吸收最大功率的动能风能。3、控制器性能 闭环控制方式都和 IG 模式 DF 讨论的前期准备工作12但只有一个 7.5 亿千瓦实验室试验平台。2 千瓦动力学系统会有所不同本文讨论了。动态控制器的性能和 IG 模式为 DF 中显示的是这段 2 MW 风力涡轮机。3.1DFIG 模式T 和 Q 控制 参考价值的扭矩模式控制器 DF见图 1和定子无功使网格代码要求达到11图 2。摘要研究了两种速度使部分的控制性能表现出两上方和下方的标称功率的 20限制电网的规范

8、要求。一个命名可以达到 3 亿千瓦约 1150 转小于标称功率的 20 一个额定功率是达到 125 千瓦 1550 转超过 20的额定功率。参考和实际的扭矩、网球、定子无功功率Qs都显示两者的速度在图 5。 参考扭矩越富有因为这两者都是具体的名义转矩速度对于一个给定的速度计算出图 12672 海里为 1150 转速和 7701 海里的 1550 转速。200 海里的速度在双方的动态响应说明了一步改变扭矩。参考定子无功功率Qs 螺杆转速变化之间的 1150 年所指定的范围栅格规程的要求最初 5的生成与更进了一步在 t 5的 3.5s 产生电力。在 1550 转定子动力因素、pfs 最初 0.95

9、并逐步改变在 t 3s 团结 pfs 和最后一步在 t 0.95 滞后 4s pfs。矢量控制回路的调整为一个时间常数的 0.9s 0.1 秒为特和 Qs 循环。矢量控制的设计是为了有一个较慢的带宽比当前的规定。 实际转子电流直接、irds、正交、irqs、部件对应 figure6 图 5 中显示。这 这个 irqs个步骤的影响是明显的变化对 Te irqs上标 s 指出变量是指在定子。元件包含小瞬态响应 1550 rpm 在 t 三分球和 t 4s 是由于步改变 Qs 价值。这个步骤改变 Qs 如图 5导致快速变化的 irds 图 6如有初步的误差和实际Qs 作为参考一会儿管理作为回应。现行

10、规定确保带宽防止控制器对这样的流动而不断地获得适当的反应速度这个方程为基础的调谐用来控制器的设计出相似的比例和积分所得的值为现行规定直接和正交循环的 Holdsworth 魏厚10。3.2 IG 模式T 和流量控制 参考价值的 IG 模式控制器是定子磁链和转矩。摘要研究了两种条件下 2 千瓦发电在 IG 模式中启动和扭矩步反应以 400 转最低 IG 模式速度12和 1420转所产生的力量以这样的速度与转子上游的额定功率转换器600 亿千瓦。参考和实际的扭矩、网球、定子磁链sr上标 r”表明变量是指两个方面对转子的速度如图 7。 稳态 Te 标称值处理的速度、 320 海里为 400 转速和

11、4081 海里源自公元1420 年转图 1。一个启动顺序必须建立在额定sr 机器对于一个给定的速度通过一段斜坡图 7机器可以产生电力。 一旦该控制器参考sr 已建立了机械特增加通过控制的名义价值斜坡给定的速度然后一阶跃响应 50 海里在 400 转速与 200 海里时转速适用。公元 1420年该控制器控制机器来跟踪 Te 果然参看图 7。 矢量控制回路的确定值的参考转子电流如图 8。最初的成分迅速上升到建立sr大约三倍公称稳态值对于一个给定的负荷点。当前在额定的限制。最初的解码器能够显著降低如果一个较慢的反应sr 实现。 这个硬中断请求优先级别组成是由扭矩环使渴望权力产生。最初有轻微的误差影响

12、高解码器的交叉耦合正交循环系统的条款。一旦名义sr 于机器直接和正交环路的解耦。又一特步引起短暂飙升的硬中断请求优先级别虽然被调谐到这个变化是慢于参考价值。4、转子的电压元件 双方的性能和 IG 模式 DF 已经在上一节。两者都是基于内部控制电流环和外部控制回路为转矩和定子无功功率损耗的案例和转矩和定子磁链的 IG。再加上解耦方程的 PI 控制器的影响降低产量之间的交叉耦合循环。最后一部分工作的研究做出贡献的稳态组件的转子电压全部在方程式1 和 22 千瓦机器来评估的重要性在不同的速度方程式解耦。转子电压、工具、转子电流、国税局居于万物的工具和组件由方程式1 和 2进行了 DF 转速范围内10

13、00 年到 1950 年转矩确定的正常从图表 1和定子动力因素、pfs、范围的 0.9 落后领先到 0.9。只有 pfs 被视为 GSI 可能保持团结酚醛风轮变频器连接到网格的独立的劳损。 图 9 所示的是变化的速度和 vrdqs 定子无功功率范围的调查。vrds 组件的主导的稳态的sfirqs 的压降和sq 后被忽略的是零组件选择参考帧。这可以比较图 9 和数字。在一个 2 千瓦的 vrqs 机床主导下的sfLm / Lssd 期限为低的总泄漏降低电感、irds 交叉耦合效应的术语和s 取向的sq 构件 在框架设置为零。 vrqs 变化在恒定的速度并因此转矩是由于从 irds 交叉耦合的定子

14、无功功率调节Qs因此 pfs 这个工具 vrqs 统治级的组件和对称1500rpmthesynchronous 速度 4-pole 机。这是经公园等13。 在稳态变化直接irds、正交、irqs、转子电流部件对速度和 Qs 如图 10。irds 元件的功率因数、调节定子无通过控制 Qs 和太少 s 组件调节。irds 确定的价值的比例提供发电机无功功率的定子和转子回路。irds 增加越来越积极的比例从转子回路 Q 同时减少了问从出口到 Q 的静定。越来越消极 irds 增加问从减少了定子电路的转子的一面直到 Q 是由转子出口。Qs 随维持理想 Te因此 irds 组件无会持续 pfs 在更高的

15、速度。大致上是恒定的irqs 元件恒速恒转矩的力量积极为产生的定位框架和直接和正交轴排成一线国税局的大小是为所有的额定内部条件图 10。 其余的这部分说明了转子的电压vrdqs、稳态部件从方程式1 和 2。这个Rrsirds 术语及术语 vrds Rrsirqs vrqs 仅仅是 irdqs如图 10攀登通过后所以不显示。 jsfirdqs 的交叉耦合条件 vrdqs 如图 11 所示， jsfirdqs 有助于vrds 和sfirds 从 vrqs。sfirds 由组成随既速度和定子无功功率为定子无功成正比与转矩对于一个给定的定子动力因素。sfirds 随着年龄的增长而增长速度的组件负载力矩

16、增加如图 1。sfirqs 组件是主导学期在 vrds组成 eqn1在不同步性的速度。在极性的结果sf 定义和大小的扭矩。irdqs大小是由频率升高而升高，sf 与总漏电感。图 12 表明 vrdqs 由 jLm/Ls和sf 和sdq 组成，Lm/Lssfsq 有助于 vrds，这个学期大致上是零因定位框架。 Lm/Lssfsd 抑制 vrqs 的组成，Lm/Lssfsd 的形状组成完全由sf.决定。5、讨论 分析 vrds 和 vrqs 组成的可行性是由占统治地位的条款。s 定位框架的结果sq 和 vrds 前馈术语被忽略所以稳态 vrds 组件的结果是 Rrsirdssfirqs。三种截然

17、不同的区域然后可以识别 sub-synchronous 速度，关于同步速度，和超同步速度。vrds 的瞬态响应的对于一个步骤 irds主导下的 pirds.pLm/Lssd 作为一个微不足道的效果了sd 术语是恒定的假设一个僵硬的网格。irds的脉冲一步稳态值影响的 vrqs 在 vrds 的稳态条款，vrqs 稳定的状态是由主导下的sd 期限，Vrqs 的瞬态响应由 irqs来的是由 pirqs 周期正如步骤 irqs 最初是高的。pLm/Lssq 有一个最大的作用时sq 约等于零，在vrqs 的 vrds 周期和步骤周期所有的经验值变化的 irqs 。6、结论 摘要首先分析了控制器的响应和

18、 IG 模式 DF 连接 DFIG MW 风力涡轮机。2 这台机器参数为 2 千瓦机为商用 WRIM 用于风力涡轮机由制造商。2 千瓦机参数用于这项工作并不仅仅是一种线性比例的前期准备工作在 7.5 万千瓦的特性与不相同的两个人之间的机器。 两个方面进行了调查分析对 2 千瓦 DFIG。已经存在的仿真模型用于评估可控性和稳态和瞬态行为 DFIG 2 千瓦的 IG 模式和 DF。 结果表明IG 模式是一种可控的运作模式这将扩大低速运行电压降低转子速度降低电压所以 IGBTs 限制会被尊为将当前的和权限的机器和?毫渚仄鳌缪沟淖槌山辛俗铀鸷哪?DFIG 2 千瓦。这显示了重要的解耦方程中的表现 DF

19、IG 随速度。 外文原文Design Study of Doubly-Fed Induction Generatorsfor a 2MW Wind TurbineABSTRACTA design study for a 2 MW commercial wind turbine is presented to illustrate two connection methods for a standarddoubly-fed induction machine which can extend the low speed range down to 80 slip without an incr

20、ease in the ratingof the power electronic converter. This far exceeds the normal 30 lower limit. The low speed connection is known asinduction generator mode and the machine is operated with a short circuited stator winding with all power flow beingthrough the rotor circuit. A two loop cascaded PI c

21、ontrol scheme has been designed and tuned for each mode. Thepurpose of this paper is to present simulation results which illustrate the dynamic performance of the controller for bothdoubly-fed induction generator connection methods for a 2 MW wind turbine. A simple analysis of the rotor voltage fort

22、he doubly-fed connection method is included as this demonstrates the dominant components that need to be consideredwhen designing such advanced control strategies.Keywords: Doubly-fed Induction generator Wind turbine1. INTRODUCTIONThere is continuing interest in wind turbines especially those with a

23、 rated power of many megawatts.Thispopularity is largely driven by both environmental concerns and also the availability of fossil fuels. Legislation toencourage the reduction of the so called carbon footprint is currently in place and so interest in renewables iscurrently high. Wind turbines are st

24、ill viewed as a well established technology that has developed from fixed speedwind turbines to the now popular variable speed technology based on doubly-fed induction generators DFIGs. ADFIG wind turbine is variable speed with the rotor converter being controlled so that the rotor voltage phase and

25、magnitude is adjusted to maintain the optimum torque and the necessary stator power factor 1 2 3. DFIGtechnology is currently well developed and is commonly used in wind turbines. The stator of a DFIG is directlyconnected to the grid with a power electronic rotor converter utilised between the rotor

26、 winding and the grid. Thevariable speed range is proportional to the rating of the rotor converter and so by limiting the speed range to 304 5 6 7 the rotor converter need only be rated for 30 of the total DFIG power whilst enabling full control overthe full generator output power. This can result

27、in significant cost savings for the rotor converter 4. The slip ringconnection to the rotor winding however must be maintained for reliable performance.The power generator speed characteristic shown in figure 1 is fora commercial 2 MWwind turbine. Thegenerator speed varies with wind speed however th

28、is relation is set for a specific location. As wind speed andtherefore machine speed falls the power output of the generator reduces until the wind turbine is switched offwhen the power extracted from the wind is less than the losses of the generator and converter. An operating modehas been proposed

29、 by a wind turbine manufacturer that is claimed to extend the speed range so that at lower speedthe power extracted from the wind is greater than the losses in the system and so the system can remain connected.This proposed that the standard doubly-fed DF connection is used over the normal DF speed

30、range and theso-called induction generator IG mode is used to extend the low speed operation. Previous work has illustratedthat IG mode enables the DFIG to operate down to 80 slip 8. This change in operation is achieved bydisconnecting the stator from the grid in DF mode and then short circuiting th

31、e stator to enable IG operation. All ofthe generator power flows through the rotor converter in IG mode. The IG curve is identical to the DF curve for30 slip. The estimated IG power extracted from the wind at low speeds is obtained by extrapolating the curvefor the DF mode.The reference torque requi

32、red by both controllers DF and IG mode can easily be derived from this curve. Thetorque speed data can then be stored in a look-up table so the reference torque is automatically varied with speed.The capability of modern DF wind turbines to vary the reactive power absorbed or generated 6 9 10 allows

33、 awind turbine to participate in the reactive power balance of the grid. The reactive power at the grid connectionconsidered in this work is described for the UK by the Connection Conditions Section CC.6.3.2 11 availablefrom the National Grid. The reactive power requirement for a wind farm is define

34、d by figure 2.Point A - MVAr equivalent for 0.95 leading power factor at rated MWPoint B - MVAr equivalent for 0.95 lagging power factor at rated MWPoint C - MVAr -5 of rated MWPoint D - MVAr 5 of rated MWPoint E - MVAr -12 of rated MWThe objective of this paper is to investigate the controller perf

35、ormance of DF and IG mode for a 2MW 690V4-pole DFIG using machine parameters provided by the manufacturer. This is further research building on aprevious paper which demonstrated the steady-state performance of the two modes of operation DF and IG mode8. In 8 the authors discussed the steady-state e

36、fficiency for both connections. The steady-state performancework illustrated that there were benefits to operating the machine in one connection method as opposed to theother.This paper examines the controllability i.e. transient performance of the 2 MW wind turbine. Results of the fulldynamic contr

37、oller current regulation decoupling equations and vector control in both DF mode and IG modeare shown. A detailed analysis of thecomponents that form the rotor voltage over the full operating range in DFIGmode is presented as this enables the dominant control components to be identified. This is par

38、ticularly importantwhen designing advanced control schemes as an overview over the full operating range can be identified.Simulation models which have been validated against a 7.5kW laboratory rig 12 are applied to a realistic 2 MWwind turbine to enable conclusions to be made regarding the proposed use of IG mode in a.