专利名称：永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法
技术领域：
本发明属于风力发电技术领域，涉及永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法。
背景技术：
风能是目前最具有经济价值的可再生能源，根据中国国家发改委能源研究所发布《中国风电发展路线图2050》，中国风电未来40年的发展目标:到2020年、2030年和2050年，风电装机容量将分别达到2亿、4亿和10亿千瓦，到2050年，风电将满足17%的国内电力需求。目前，风力发电机组已经成为风能利用的主要设备，而永磁同步风力发电机组是一种主流的风力发电机型。永磁同步风力发电机组通过风轮吸收风能，利用主轴将吸收风能传递到发电机轴端，通过发电机将机械能转化为电能。目前，风力发电机组已经成为风能利用的主要设备，而永磁同步风力发电机组是一种主流的风力发电机型。对于永磁同步风力发电机组，其转子运动过程由风轮气动力矩和发电机电磁力矩两个环节决定。永磁同步风力发电机组传动系统输入环节中，发电机电磁力矩为可控环节，风轮气动力矩由于风的随机性和不确定性为不可控环节。永磁同步发电机组电机电磁力矩特性决定，当采用纯电阻负载进行制动时，当发电机参数确定时，发电机电磁力矩可以表述为负载电阻和转子转速的非线性函数。当永磁同步风力发电机组风轮气动参数确定时，气动转矩可以表述为风速、风轮转速、桨距角的函数；
永磁同步风力发电机组在遇到超过切出风速或者出现重大故障情况下，可以通过电阻制动方法实现转速控制或者进行安全刹车。如在低电压穿越的情况下，永磁同步风力发电机组可以通过本质为电阻制动的CROW-BAR装置实现风机的安全控制；小型风力发电机组在大风情况下通常采用电阻制动的方式实现安全刹车或进行安全转速控制。
发明内容
本发明提出一种永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法。本发明的技术方案是永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法，该方法推导如下:
永磁同步风力发电机组气动力矩可以按照下式计算:
权利要求
1.永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法，其特征是永磁同步发电机在纯电阻负载情况下，电磁转矩关系可以表述为下式:
2.永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法，其特征是永磁同步发电机在纯电阻负载情况下，且理想不考虑传动系统阻尼情况下，在工作点IV1处可以进行减速的充分必要条件可以表述为:
3.永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法，其特征圮水磁M步发电机在纯电阻负载情况下，且理想不考虑传动系统阻尼情况下，在工作点
4.永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法，其特征是通常情况下，永磁同步电机电阻制动有两种运行模型:制动模式和转速控制模式，在这两种情况下制动控制器的控制率分别如下: 在制动模式时，控制目标要求风力发电机组转速尽快下降到安全转速以下或者停机，此时需要调节制动电阻阻值使制动力矩保持最大，此时制动控制器控制率可以表述为:
5.根据权利要求4所述永磁同步电机电阻制动在转速控制模式下(如图3所示)控制器设计方法，其特征是，当负载电阻R <'X ! A 吋，控制器为反作用，即控制器随的增大减小负载电阻，从而减小制动力矩JWfAty的减小增大负载电阻,从而增大制动力矩；当负载电阻
全文摘要
本发明公开永磁同步风力发电机组电阻制动设计方法。本发明推导了永磁同步发电机在纯电阻负载的情况下电磁力矩与电机转速、负载阻值的非线性关系解析表达式，结合风力发电机组叶片空气动力学特性，推导出永磁同步风力发电机组采用电阻制动方式在不同工作点可以进行减速的充分必要条件，以及可以实现电阻制动的充分必要条件,并给出电阻制动控制在制动模式和转速控制模式下的控制系统设计方法。本方法的提出为永磁同步风力发电机组基于电阻制动实现风机安全控制提供了相关设计参考依据。
文档编号F03D7/04GK103208953SQ20121001162
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者贾利民, 刘展, 雷涛 申请人:北京能高自动化技术股份有限公司