永磁直驱风力发电系统气动载荷抑制策略.pdf

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1、第33卷第21期中国电机工程学报Vol.33No.21Jul.25,20132013年7月25日ProceedingsoftheCSEE©2013Chin.Soc.forElec.Eng.99文章编号：0258-8013(2013)21-0099-10中图分类号：TM315文献标志码：A学科分类号：470·40永磁直驱风力发电系统气动载荷抑制策略陈家伟，陈杰，龚春英(江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学)，江苏省南京市210016)AnAerodynamicLoadReductionMethodfor

2、PMSG-basedDirect-driveWECSCHENJiawei,CHENJie,GONGChunying(JiangsuKeyLaboratoryofNewEnergyGenerationandPowerConversion(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics),Nanjing210016,JiangsuProvince,China)ABSTRACT:Theblade’srotationalsamplingtothethree导致机组承受较大的气动载荷的

3、原因为机组自身阻尼较小。dimensionalwindvelocitieswillinduce3Poscillating为了增大机组的阻尼从而降低机组承受的气动载荷以及抑aerodynamictorqueduringthewindenergygenerationprocess制机组谐振，提出一种注入阻尼的功率控制策略。该策略通ofthewindturbine.Theturbinedrivetrainwillthenbarehigh过在机组的转矩控制环中加入与机组转速小信号量成正比aerodynamicloadbecau

4、setheaerodynamictorquewilldrive的补偿转矩，大大增加了机组的阻尼。为了解决转速小信号thegeneratorthroughit.What’sworse,theresonantmodewill量无法直接测量的问题，该文从机组的功率流中分析出了间alsobeinducedbytheaerodynamicloadwhichwillcausefatal接测量转速小信号量的方法。最后，在实验室建立了一台damagetothewholesystem.Todamptheseriousaerodynami

5、c10kW变速风力发电机组实验系统，实验结果验证了所提出load,atwo-massmodelofthePMSG-baseddirect-drivewind方法的正确性。energyconversationsystemisfirstlymodeled,withwhichtheresonantfrequencyandtheinherentdampingareobtained.关键词：风力发电；气动载荷；阻尼注入；功率谱密度Then,apowercontrolstrategywithdampinginjectionis0引

6、言proposed.Theproposedmethodisrealizedthroughdetectingthesmall-signalvalueofthegeneratorspeed.Thesystem在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为dampingisprovedtobegreatlyincreasedwhenthissignalis一种可再生清洁能源，得到了世界各国的重视和支addedtothegeneratortorquecontrolloop,andtherefore,the持。风力发电因其资源丰富和技

7、术优势，已成为当aerodynamicloadandtheresonantmodecanbothbewell[1-6]前国内外研究和发展的重点和热点。damped.Finally,thetheoreticanalysisisverifiedby风力发电机组由风轮、传动轴、发电机以及后experimentalresultsperformedbya10kWwindenergy级电力电子变换器组成。其发电过程为：风轮从风conversionsystemsestablishedinthelaboratory.中捕获风能，并转化

8、为机械能带动风轮旋转。风轮KEYWORDS:windpowergeneration;aerodynamicload;的旋转则带动发电机转动，将机械能转化为电能。dampinginjection;powerspectrumdensity发电机输出的电能经过后级功率电子变换器实现摘要：风力发电机组发电过程中，风轮旋转采样随时间和空电能