風(fēng)力機(jī)組風(fēng)速下最佳狀態(tài)控制(文件)
【正文】 控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行風(fēng)力機(jī)的變槳距控制。當(dāng)液壓缸活塞桿向左移動(dòng)到最大位置時(shí)，節(jié)距角為88176。考慮到油缸 的泄漏電液比例換向閥進(jìn)行微調(diào) ，保持節(jié)距角不變；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，根據(jù)輸出功率，利用電液比例換向閥精確改變輸出流量，圖五 變槳距機(jī)構(gòu)液壓原理圖 從而控制槳葉的節(jié)距角，使輸出功率恒定。4．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)速下的具體控制4．1 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制技術(shù)變速恒頻發(fā)電機(jī)在變速驅(qū)動(dòng)下發(fā)出恒定頻率的電能，它的轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機(jī)輸出頻率的限制，而其輸出電壓的頻率、幅值和相位也不受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)因其高效性和實(shí)用性正受到國內(nèi)外越來越多的重視。要使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在這條曲線上，必須在風(fēng)速變化時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以保持最佳葉尖速比，風(fēng)力機(jī)將會(huì)獲得最大風(fēng)能捕獲，有最大機(jī)械功率輸出。這時(shí)機(jī)組有兩個(gè)控制環(huán)同時(shí)工作；內(nèi)部的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（電磁轉(zhuǎn)矩）控制環(huán)，和外部的槳葉節(jié)距控制環(huán)。雙饋發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁關(guān)系既不同于同步發(fā)電機(jī)又不同于異步發(fā)電機(jī)，但它卻具有異步發(fā)電機(jī)的某些特點(diǎn)，同時(shí)又具有同步發(fā)電機(jī)的某些特點(diǎn)。通常對轉(zhuǎn)速的控制是通過對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制來實(shí)現(xiàn)的。確保發(fā)電機(jī)輸出功率恒頻恒壓。圖八中PWM整流—PWM逆變雙PWM變頻器能夠滿足交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差功率在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)間的雙向流動(dòng)。由二極管整流器—IGBT逆變器構(gòu)成的交—直—交變頻電路的原理圖如圖九。4．2．3 控制策略分析通?？刂葡到y(tǒng)是按Te = Koutω Bω來設(shè)置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的。直接速度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖十。4．3 高于額定風(fēng)速時(shí)的功率控制4．3．1 功率控制方式在高風(fēng)速下，當(dāng)風(fēng)速作大幅度變化時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)，將功率輸出限制在允許范圍之內(nèi)；同時(shí)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速能隨功率的輸入作快速變化，保持發(fā)電機(jī)恒定的功率輸出， 這樣發(fā)電機(jī)就可以在允許的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)持續(xù)工作并保持傳動(dòng)系統(tǒng)良好的柔性。如果增大槳葉的節(jié)距角，使槳葉上的能量損失增大到△Ein △Ep時(shí)，就可保證發(fā)電機(jī)工作在額定功率下；如果當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率降低到額定功率以下時(shí)，則通過減小槳葉的節(jié)距角，使槳葉上的能量損失減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，發(fā)電機(jī)的輸出功率也增加。一．比例積分控制（PI控制）比例積分控制器的傳遞函數(shù)為 Gc(s) = Kp 其相頻特性為負(fù)，即具有相位滯后特性，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，消除系統(tǒng)的殘差而對動(dòng)態(tài)性能的影響與其選擇的參數(shù)有關(guān)。這些增益可通過實(shí)驗(yàn)得到精確的數(shù)值，其原則是使風(fēng)力機(jī)維持在轉(zhuǎn)速ωrop，并使最大變距率最小化。圖 十三 DAC控制器框圖5． 設(shè)計(jì)分析利用控制系統(tǒng)模擬軟件MATLAB對控制過程進(jìn)行模擬和仿真，可以看到風(fēng)力機(jī)組的控制理論得可取性，下面是其在不同風(fēng)速下模擬。但是也清楚的看到自己的一些不足之處，比如知識面太窄，平時(shí)上課中學(xué)到的方面未很好的掌握，特別是自控理論，到用時(shí)方知少的局面。ndling, J. R. Pinheiro and H. L. Hey. A SURVEY ON VARIABLESPEED WIND TURBINE SYSTEM12． 馬昕霞，宋明中，馬強(qiáng)，李永光 《風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究》 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào) 第2l卷 ，胡育文 《交流電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》維普資訊電氣傳動(dòng) 第35卷 第1O期 2005 ２１ 。致 謝非常感謝這三年來各位老師對我的栽培,以及各位答辯評委老師，特別我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)王軍老師細(xì)心指導(dǎo)才能順利完成此畢業(yè)論文以及答辯。通過本次論文設(shè)計(jì)，從總體上了解了風(fēng)力機(jī)組的基本理論，并深入的掌握了電機(jī)及其拖動(dòng)、變頻技術(shù)的知識等等各個(gè)有涉及到的發(fā)面。如果增益值增加，控制器就會(huì)發(fā)出使葉片節(jié)距角較大變化的指令以補(bǔ)償小速度誤差，這會(huì)使速度響應(yīng)更接近于它的運(yùn)行點(diǎn)二．?dāng)_動(dòng)調(diào)節(jié)控制器（DAC控制）風(fēng)能是在高速的波動(dòng)，而控制思想是保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率或轉(zhuǎn)速恒定，DAC可用于抵御連續(xù)性擾動(dòng)，其控制圖如下十二所示，DAC控制器包括狀態(tài)估算器和擾動(dòng)估算器以及處理輸入量與輸出量的多路合成器（Mux）與分解器（Demux）。的相移，這對系統(tǒng)是的穩(wěn)定性是不利的，但在Gc(s)中的比例微分環(huán)節(jié)又會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性朝好的方向變化，如果適當(dāng)選擇參數(shù)Kp和Ki就可使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能滿足要求。槳葉的節(jié)距角通過液壓執(zhí)行系統(tǒng)的液壓鉤索來控制，有時(shí)候也設(shè)計(jì)到使用侍服點(diǎn)機(jī)來控制每一個(gè)槳葉，實(shí)行獨(dú)立槳葉控制的原則?？梢园扬L(fēng)輪掃及面積內(nèi)的全部風(fēng)能Ein分為發(fā)電機(jī)輸出電能EE ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能 EM和變槳距槳葉的能量損失Ep(忽略其他機(jī)械和電路能量損失)。ω和有效風(fēng)速之間的關(guān)系有葉尖速比得到： λ = 圖十 直接速度控制策略方框圖當(dāng)所控制的變速發(fā)電機(jī)得到轉(zhuǎn)矩的反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生電轉(zhuǎn)矩的延時(shí)一般低于10ms，與機(jī)械系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)相比，可認(rèn)為是瞬態(tài)過程?？梢酝ㄟ^測量風(fēng)速，然后從風(fēng)力機(jī)組的功率特性推算出發(fā)電機(jī)所需要的最佳速度，在策略中運(yùn)用轉(zhuǎn)矩觀測器來預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩。濾波器電容Cd容量較大，輸出的直流電壓比較平穩(wěn)，具有電壓源的特性，內(nèi)阻很小，使逆變器的交流輸出電壓被鉗為矩形波，逆變器部分沒有調(diào)壓功能，T1—T6六個(gè)晶閘管按一定的導(dǎo)通規(guī)則通斷，將濾波電容Cd送來的支流電壓逆變成頻率可調(diào)的交流電，調(diào)壓靠前面的可控整流電路完成。4．2．2 PWM控制技術(shù)的應(yīng)用由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性，它以風(fēng)速的三次方增加，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨著做相應(yīng)的變化，而且經(jīng)常在同步轉(zhuǎn)速上、下波動(dòng)這就要求轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁電源不僅要有良好的變頻輸入和輸出特性，而且還要有能量雙向流動(dòng)的能力，這里采用IGBT構(gòu)成的PWM整流—PWM逆變形式的交—直—交變頻器作為其勵(lì)磁電壓電源，與轉(zhuǎn)子的繞組上的三個(gè)滑片連接。根據(jù)感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相對靜止的原理，可以得出運(yùn)行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定、轉(zhuǎn)子繞組電流頻率關(guān)
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1