液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究

近些年来，世界风电行业长足发展，在缓解能源、环境危机方面逐步发挥越来越重要的作用。与传统双馈和直驱风力发电机型相比，液压型风力发电机组功重比高，可以省去双馈机型的齿轮箱，不用直驱机型庞大的永磁发电机。液压传动减速比能实时调整，可采用励磁同步发电机，省掉了整流逆变装置。因此，研究液压型风力发电机组具有重要的理论与现实意义。 本文以液压型风力发电机组功率传输系统为研究对象，采用理论分析和实验研究的方法，从风特性、风力机特性和励磁同步发电机特性入手，研究定量泵-变量马达液压传动系统转速控制技术和功率控制技术。本文中功率控制包括系统传输功率控制和最优功率追踪控制。 在定量泵-变量马达系统转速控制上，提出了一种基于间接流量反馈加直接转速闭环的变量马达转速控制方法。该方法解决了定量泵-变量马达系统、变转速输入-恒转速输出的控制问题，该方法能够使系统工作于恒流源状态，避免了溢流损失。实现了同步发电机准同期并网控制，得到了液压型风力发电机组准同期并网的控制方法，并能有效控制并网冲击电流和转矩。 在系统传输功率控制上，提出了一种基于系统压力和变量马达摆角实时在线调整功率控制参数的方法。该方法解决了相乘非线性引起的功率响应特性在不同工作点不一致和易失稳的问题，并且提高了功率控制精度。该功率控制方法将转速控制作为内环，实现了通过控制变量马达摆角一个变量来控制变量马达转速和系统传输功率两个变量，解决了转速控制与功率控制的协调问题。 在最优功率追踪控制上，提出了一种适用于液压型风力发电机组的最优功率追踪控制方法。该方法兼顾了功率追踪控制的快速性、稳定性和准确性。 建立了液压型风力发电机组功率传输系统仿真平台和30kVA液压型风力发电机组模拟实验平台。通过仿真和实验验证了提出的定量泵-变量马达传动系统转速、系统传输功率和最优功率追踪控制方法的有效性。