2MW风电机组变桨系统设计与研究

• 作 者: 李政璋
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 风力发电 桨距角 变桨控制 超级电容 电压均衡

随着世界各国工业的迅猛发展,石油、天然气、煤矿等天然能源日渐枯竭,新能源成为人们十分关注的领域。风力发电作为新能源的一种,具有来源广、无污染、全天候等优点。兆瓦级风力发电机因其发电功率大而成为风电行业的主流。本文针对2MW发电机组变桨系统进行设计与开发。首先,本文分析了风电机组整机的组成及工作原理,利用PCCAD软件设计出2MW双馈型风电机组整机主电路；分析了变桨系统的组成及各部分功用,设计出变桨系统的主电路。所设计的主电路系统能够与风电机组很好配合,满足各种运行工况的要求。其次,根据变桨系统特性,分析了叶尖速比和桨距角等参数对风力发电机获取风能的影响,对如何控制这些参数提高风力发电机的效率、实现各种工况的最佳运行作了深入研究,在此基础上提出变桨系统的控制策略。然后,针对2MW风力发电机组,建立风速模型、风轮模型、传动系统模型等数学模型,根据数学模型和变桨控制策略,利用Matlab/Simulink软件搭建2MW风电机组变桨系统控制模型进行仿真。最后,选用超级电容取代蓄电池作为变桨系统备用电源,对超级电容型号参数进行选择,并做超级电容模组自动回桨和自放电试验。通过对风电机组变桨系统的研究,可得出结论：第一,变桨系统的仿真说明,所设计的变桨系统可以通过改变桨距角等变量将风力发电机功率控制在额定功率附近；第二,超级电容试验说明,超级电容取代蓄电池作为变桨系统备用电源是可行的,且电压均衡效果良好。