变桨距风机风轮建模与控制分析

发布时间：2020-05-17 18:47

【摘要】： 风能作为一种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。与此同时,对风力发电技术和装备的研究开发也日益成为科技领域和企业界关注的热点课题项目之一。风力发电技术在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展,风力发电机也逐渐向大型化、商业化发展。随着《京都议定书》的实施,今后风力发电将比使用传统矿物燃料发电更具竞争力。 风轮的控制包括偏航和变浆距。偏航和变桨距系统是风力发电机组的重要组成部分,直接影响机组对风能的利用效率和整机性能。本文在进行了大量的调研和查阅相关资料的基础上,依托兰州市科技攻关项目“大型风力机组检测及监测反馈控制装置”,以1.5MW风力发电机组为依据,阐述了大型风力发电机组的基本理论;分析了现阶段国内外风力发电技术的发展情况及趋势。 全面掌握变桨距风机动态响应特性,是设计性能优良的的风力机控制系统,保证机组安全运行的关键。论文首先从变桨距风力机空气动力学进行研究,建立了机组各工作部件的数学模型,采用局部线性化方法,得到了系统的状态方程,通过简单仿真,对风速、电网电压和浆距角变化对系统响应特性进行了初步分析。并得出变桨距控制的理论基础,通过数学模型简化与仿真,最终验证其理论的合理性。为解决变浆距系统对高频变化的风速的响应问题,讨论了用电力电子装置的解决办法。为优化功率曲线,提出了变速的优化方案并研究了变速控制方法。 在详细分析偏航控制系统控制要求的基础上,采用单片机89C51作为主控单元,设计了风电机组的偏航控制系统。该系统采取逻辑控制主动对风,实现了对风过程可控,准确跟踪风向并能自动解除由于偏航作用引起的电缆缠绕等功能,论文给出了基于风向传感器的偏航控制系统的软硬件设计结果。并设计优化了偏航液压系统,根据功率键合图原理推导了系统数学模型,利用MATLAB7.1的Simulink工具箱对偏航液压系统进行了仿真分析。仿真结果为风力发电机组偏航液压系统的设计和优化提供了有力的理论依据.
【图文】：

510尖速比TsR15兄20图2.2变桨距风力机特性曲线由公式(2.6)得变桨距风力机特性曲线如图2.2所示，左图由PROPPC编码产生三维立体图【’5，，右图为平面图。由图可归纳出一下两点结论:(1)对于某一固定桨距角p，存在唯一的风能利用系数最大值Cpma、。(2)对于任意的尖速比兄，桨叶节距角为0o时的风能利用系数Cp相对最大。桨叶节距角增大，风能利用系数Cp明显减小。此结论即为变桨距控制的理论基础:在低于额定风速时，桨叶节距角近似为0o(由于桨叶形状设计，，一般节距角为3o时

图3.33系统供油压力大小对偏航液压系统响应曲线的影响当其它参数不变，减压阀10调定压力Se，分别为SMPa和10MPa时，系统作用在活塞上的液压力凡。响应曲线如图3.33所示。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK83

【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 梁威;;变桨距风力发电机特殊运行状态的仿真实验[J];电网与清洁能源;2011年03期

相关博士学位论文 前1条

1 肖如晶;双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究[D];华南理工大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 杜魏魏;风力发电可变导叶液力机械调速装置研究[D];吉林大学;2011年

2 叶旺盛;垂直轴风力机锥齿轮式变桨距结构的优化研究[D];兰州理工大学;2011年

3 杨海珊;基于人工神经网络的风电系统建模及其应用研究[D];天津理工大学;2011年

4 李二茂;1.5MWTZ型风电机增速器设计与缓冲参数分析[D];燕山大学;2011年

5 高美卿;无刷双馈风力发电系统数据采集与预测的研究与设计[D];河北工业大学;2011年

6 王翔;基于直接转矩控制的电动变桨距系统研究[D];兰州交通大学;2011年

7 李鸿儒;大规模双馈型风电并网稳定性仿真研究[D];西南交通大学;2012年

8 梁永兴;电动变桨系统的无模型自适应控制研究[D];兰州交通大学;2012年

9 杨娜;风力发电机组载荷建模与控制[D];华北电力大学;2012年

10 郑旭阳;垂直轴风力发电机的建模与变桨距研究[D];太原科技大学;2013年

本文编号：2669009