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大规模储能技术是当前开发风能亟待解决的技术难题,压缩空气储能技术受到越来越广泛的重视。在将风力发电与压缩空气储能发电技术相结合的过程中,调速器对于提高风能并网发电的稳定性以及电能质量极为重要。
本文以压缩空气储能发电为背景,着重对空气储能发电的调速系统进行研究。传统调速系统中广泛使用的液压调速器具有动态性能高、稳定性好的特点,但液压调速器对油液与维护性要求较高、污染严重,导致液压调速器在使用时,特别是对调速器的维护存在很大困扰。针对上述问题,本文设计了体积小、无污染、易于维护的高性能全电动调速器。所设计调速器能够准确快速的接受上一级指令信号,与检测的反馈信号比较处理后对电机进行闭环控制,准确控制电机的运行,以其精确、快速和稳定的反应来控制阀门的开度位置,同时保证断电重启后能确定阀门的位置。
论文主要成果包括以下四个方面。
1.调速器基于永磁直流无刷电机系统,利用电机伺服驱动控制系统运行,以DSP为数字控制核心,结合CPLD进行逻辑控制,采取基于H桥脉宽调制(PWM)控制原理驱动电机运行,将电机的电压、电流、位置、速度信号反馈到控制器,提高了电机闭环控制准确度。
2.电机输出经单级高减速比减速机构减速驱动空气管道阀门,保证机械传动效率,减小电机输出功率,通过控制阀门的开度来控制管道内流过的高压空气的流量,从而能准确控制气轮发电机的转速与发电频率。
3.运用高精度传感器反馈参数提高硬件系统的精度,高可靠性、高精度的旋转变压器对电机进行位置检测,提高位置、速度参数反馈精度,宜于阀门的精确定位。
4.采取驱动部分与控制部分分开设计,减少高电压、大电流对控制器的干扰,两部分的信号连接采用电源隔离,接地设计采取一点共地等方法提高硬件系统的可靠性与抗干扰性,提高调速器的整体性能。
经过实际使用验证,所设计的调速器能够很好的满足调速器系统的性能指标,具有响应速度快、可靠性高、抗干扰能力强、稳定性好的特点,能够替代传统的液压调速器,且性能更优。