【正文】 “與”的功能在達到控制目標方面可實現(xiàn)邏輯“或”結果。偏轉90度對風控制：機組在大風速或超轉速工作時→降低風力發(fā)電機組的功率→安全停機。接地保護：金屬部分均要實現(xiàn)保護接地。停機后待風速降低到大風開機風速時風力發(fā)電機組又可自動并入電網(wǎng)運行。風力發(fā)電機組的葉尖閘除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時釋放起平穩(wěn)剎車作用。風力發(fā)電機組塔架內的懸掛電纜只允許扭轉177。風輪開始轉動。根據(jù)給定的速度參考值調整節(jié)距角，進行所謂的速度控制。 風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中，風輪機應在轉速極限和功率極限內追求在最佳Cp目標曲線附近運行，應當把動能轉換作為設計策略的重點加以規(guī)劃；當達到轉速限值和功率標稱值時，要及時準確的進行調節(jié)，以使輸出功率平穩(wěn)。由圖中可見，對于同一個值風輪機可能運行在A和B兩個點，它們分別對應于風輪機的高風速運行區(qū)和低風速運行區(qū)，當風速發(fā)生變化時風輪機的運行點將要發(fā)生變化。 定槳距風力發(fā)電機的控制策略傳統(tǒng)概念的風力發(fā)電機一般都是上風向、三葉片的風輪機，通過齒輪增速箱來驅動異步發(fā)電機，并與電網(wǎng)相連來發(fā)電的。定槳矩風機的功角一般設定在0176。在額定風速以下時，葉片攻角處于零度附近，此時葉片角度受控制環(huán)節(jié)精度的影響，變化范圍很小，可等同于定槳距風機。風速變化頻繁幅度大的狀況出現(xiàn)時將引起風機槳距調節(jié)機構頻繁動作。這一調速系統(tǒng)與變槳距環(huán)節(jié)結合起來，就構成了變速恒頻變槳距風力發(fā)電機的主要技術特點?？刂葡到y(tǒng)負責控制和轉子電流相角。轉速控制器按一定的速度上升斜率給出速度參考值，變槳距系統(tǒng)根據(jù)給定的速度參考值，調整槳葉節(jié)距角，進行速度控制。變槳距系統(tǒng)由風速低頻分量和發(fā)電機轉速控制，風速的高頻分量產(chǎn)生的機械能波動，通過迅速改變發(fā)電機的轉速來進行平衡，即通過轉子電流控制器對發(fā)電機轉差率進行控制，當風速高于額定風速時，允許發(fā)電機轉速升高，將瞬變的風能以風輪動能的形式儲存起來；轉速降低時，再將動能釋放出來，使功率曲線達到理想的狀態(tài)?；钊奈灰品答佇盘栍晌灰苽鞲衅鳒y量，經(jīng)轉換后輸入比較器。當轉速從0增加到1500時，節(jié)距角給定值從45176。如果風速高于額定值，發(fā)電機轉速通過改變節(jié)距來跟蹤相應的速度給定值。如果功率低于額定功率值，這一控制環(huán)將通過改變轉差率，進而改變槳葉節(jié)距角，使風輪獲得最大功率。當風速變大時，風輪及發(fā)電機上的轉速上升，即發(fā)電機的轉差率增大，只要改變發(fā)電機的轉子電阻即可保持輸出功率不變。（4）時鐘脈沖CNT控制參數(shù)：時鐘脈沖控制是由一個時間信號模型與一個單信號輸入比較儀組成，其功能是當輸入時間信號低于所設域值時，輸出Low output level 通道所設值，當輸入時間信號高于所設域值時，輸出High output level 通道所設值。（2） 槳距角控制功率的參照量（Pref）模型以發(fā)電機的額定功率作為控制系統(tǒng)功率輸入的參照量，由實際值與其進行比較，根據(jù)所得值的大小可以判斷功率輸出是否穩(wěn)定，從而可以通過改變槳距角進行功率調節(jié)。（1）基本風基本風可以由風電場測量所得的威布爾分布參數(shù)近似確定　　　　　　　　　　　　?。?1）式中 ——表示威布爾分布尺度參數(shù)和形狀參數(shù)； ——伽馬函數(shù)。（5）綜合風速表達式綜合風速表達式即是對前面的四個分量風速表達式的求和，其表達式如下 　 　　　　　　　　　（36） 風速模型的建立圖34 綜合風速模型（1）外部風速輸入控制模型參數(shù)外部風速輸入控制模型（如圖35所示）是調節(jié)外加風速的模型，它可以隨意調節(jié)切入風速的大小。圖311 風輪機輸入?yún)?shù) 齒輪箱速比控制模型齒輪箱的功能是把風輪機輸入的低轉速變成高轉速輸出給發(fā)電機，其轉速比也是指齒輪的變比，即低速齒輪與高速齒輪的齒數(shù)比。圖323 斷路器分合控制選擇器模型輸入?yún)?shù)(4)斷路器并網(wǎng)前的參數(shù)圖324 斷路器在并入電網(wǎng)前的參數(shù)(5)斷路器并網(wǎng)后的參數(shù)圖325 斷路器在并入電網(wǎng)后的參數(shù) 升壓變壓器模型及參數(shù)(1)1主變壓器模型及參數(shù) 圖326 1主變壓器模型及參數(shù)(2)2主變壓器模型及參數(shù) 圖327 2主變壓器模型及參數(shù) 無窮大系統(tǒng)模型及參數(shù) 圖328 電網(wǎng)（三相電壓源）模型及參數(shù)第四章 風力發(fā)電控制系統(tǒng)的模擬仿真結果分析在低于額定風速的條件下,風力發(fā)電機組的基本控制目標是跟蹤曲線，以獲得最佳葉尖速比。所示說，用以上的四個風的分量在一定的程度上是可以大體的描述風的波形，但在一些細節(jié)上還需要進一步修正，所以它的使用范圍是有限的，只是可以用在一些要求的精確程度不高的模型的仿真。圖47 異步發(fā)電機輸出參數(shù)圖48 異步發(fā)電機有功功率輸出及參數(shù)設置 異步發(fā)電機有功功率仿真結果圖49 異步發(fā)電機有功功率模擬仿真結果（3）發(fā)電機無功功率輸出及仿真結果分析異步發(fā)電機無功功率輸出及參數(shù)設置如圖49，由于作為異步發(fā)電機勵磁的無功功率只能從電網(wǎng)吸收，根據(jù)電力系統(tǒng)對異步機作為電動機狀態(tài)的有關規(guī)定，它的基本參量的正方向是按電動機狀態(tài)定義的，則無功功率輸出為正值。圖413 異步發(fā)電機機械轉矩輸出及參數(shù)設置異步發(fā)電機機械轉矩仿真結果圖414 異步發(fā)電機機械轉矩模擬仿真結果異步發(fā)電機轉速仿真結果分析在0~，發(fā)電機由轉速控制，因此這段時間它的輸出機械轉矩為零，再繼續(xù)達到穩(wěn)定，由于異步電機各參量正方向在PSCAD軟件是按電動機定義的，因此在發(fā)電機狀態(tài)時它的輸出機械轉矩為負值。 圖421 低壓電流輸出及參數(shù)設置圖422 低壓母線相電流輸出及仿真結果 變槳距控制系統(tǒng)模擬仿真分析通過控制槳距角的大小的改變就可以控制葉片吸收風功率的多少，槳距角的調節(jié)可以使發(fā)電機輸出功率平穩(wěn)。圖424 低于額定風速時異步發(fā)電機轉速控制模擬仿真結果發(fā)電機也可以在起動前給定一個起動轉速，使發(fā)電機在并網(wǎng)前正常起動。在這一運行區(qū)域，風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的主要任務是通過對轉速的控制來跟蹤最佳曲線以獲得最大能量。并網(wǎng)后的功率輸出逐漸趨于穩(wěn)定，這時的電壓曲線呈正弦曲線形狀變化，向電網(wǎng)輸送額定功率。（4）發(fā)電機轉速輸出及仿真結果分析異步發(fā)電機轉速輸出及參數(shù)設置如圖340所示，異步發(fā)電機的轉速是一個很重要參數(shù)，發(fā)電機在正常運行時其轉速略大于同步轉速，則滑差。圖45 風輪機機械功率輸出及參數(shù)設置圖46 風輪機機械功率模擬仿真結果 異步發(fā)電機模擬仿真分析（1）異步發(fā)電機的輸出量有有功功率、無功功率、機械轉矩、電磁轉矩和發(fā)電機的轉速，異步發(fā)電機的輸出參數(shù)如圖47所示。采用轉速與變距的雙重調節(jié)，雖然增加了額外的變槳距機構和相應的控制系統(tǒng)的復雜性，但由于改善了控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，仍然被普遍認為是風力發(fā)電機組理想的控制方式。 發(fā)電機控制選擇器參數(shù)(1)轉子轉速控制參數(shù)輸入同步轉速（標幺值）的99%。漸變風輸入?yún)?shù)漸變風用于描述風速的逐漸變化，根據(jù)實際數(shù)據(jù)可以給出其最大值2m/s，起始時間為4s，持續(xù)周期為1s，如圖38所示。 風速 所以 當時 　　 當時 當時 圖32 陣行風隨時間變化曲線圖在分析風電系統(tǒng)對電壓波動的影響時，通常用陣性風來考核較大的風速變化時的電壓波動的特性。再與槳距角給定值進行比較，輸入槳距角限制環(huán)節(jié)，輸出槳距角。方向轉動，直到氣流對槳葉產(chǎn)生一定的攻角后風輪才起動。（1）選擇器參數(shù)：選擇器功能是當運行時間在0到所設域值時，由B通道輸入,到達所設定的值以后由A通道輸入。當功率變化即轉子電流變化時，PI調節(jié)器迅速調整轉子電阻，使轉子電流跟蹤給定值，如果從主控制器傳出的電流給定值是恒定的，它將保持轉子電流恒定，從而使功率輸出保持不變。通過對發(fā)電機轉子電流的控制來迅速改變發(fā)電機的轉差率，從而改變風輪轉速，吸收由于瞬變風速引起的功率波動。如圖211所示，速度控制器B受發(fā)電機轉速和風速的雙重控制。10內持續(xù)1s發(fā)電機將切入電網(wǎng)。如圖28所示，當風力發(fā)電機組并入電網(wǎng)前，由速度控制器A給出；當風力發(fā)電機組并入電網(wǎng)后由速度控制B給出。在傳統(tǒng)的變槳距控制方式中，將轉速控制切換為功率控制，變距系統(tǒng)開始根據(jù)發(fā)電機的功率信號進行控制。（1） 起動狀態(tài)變槳距風輪的槳葉在靜止時，節(jié)距角為90176?？刂频闹狄允沟扔陔娋W(wǎng)頻率。 變速風力發(fā)電機的控制策略[9]上面的風輪機直接由追求值最優(yōu)進入功率最大的限制，調整的范圍和靈敏度很有限。因而，變槳距風輪機的起動風速較定槳距風輪機低，但對功率的貢獻沒有意義；停機時對傳動機械的沖擊應力相對緩和。在大小發(fā)電機軟切換控制過程中必須慎重處理。對于定槳距系統(tǒng)，發(fā)電機正常工作的滑差小于1%，允許滑差范圍一般在5%以內，而風速的變化范圍卻很大。如圖24所示是理想風輪機的功率曲線。風輪機的特性通常用風能轉換效率Cp尖速比λ曲線來表示，圖22是一條典型的曲線。當風速較低時，風輪轉差調到很小(1%)，轉速在同步速附近；當風速高于額定風速時，電機轉差要調整到很大（10%），使葉尖速比得到優(yōu)化，使功率曲線達到理想的狀態(tài)。變槳距風輪的葉片在靜止時節(jié)距角為90176。首先系統(tǒng)初始化檢查控制程序、微控制器硬件和外設、傳感器來的脈沖及比較所選的操作參數(shù)備份系統(tǒng)工作表，接著就正式起運。跟風控制跟風范圍177。當風速大于開機風速要求風力發(fā)電機組的偏航機構始終能自動跟風。（3）利用計算機智能控制實現(xiàn)機組的功率優(yōu)化控制定槳距恒速機組主要進行軟切入、軟切出及功率因數(shù)補償控制對變槳距風力發(fā)電機組主要進行最佳葉尖速比和額定風速以上的恒功率控制。（3）控制保護要求主電路保護：變壓器低壓側三相四線進線處設置低壓配電低壓斷路器→維護操作安全和短路過載保護。緊急故障脫網(wǎng)停機:緊急故障(飛車、超速、負荷丟失等)→緊急停機→偏航控制（90度）→脫網(wǎng)→機械剎車。 風力發(fā)電機組的基本控制要求 風力發(fā)電機組運行的控制要求(1) 控制思想[3]定槳距失速型機組控制風速超過風力發(fā)電機組額定風速以上時，為確保風力發(fā)電機組輸出功率不再增加，導致風力發(fā)電機組過載，通過空氣動力學的失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風力發(fā)電機組的功率輸出。發(fā)電機額定溫升發(fā)電機在額定功率輸出及額定負載下定子繞組與轉子繞組允許的最高溫度與額定入口風溫的差值。永磁交流發(fā)電機等。風輪額定轉速也是風力發(fā)電機設計的重要參數(shù)之一。異步發(fā)電機的基本結構和同步發(fā)電機的一樣，也是由定子和轉子兩大部分組成。發(fā)電機的性能好壞直接影響整機效率和可靠性。從風能公式可以看出風能的大小與氣流密度和通過的面積成正比，與氣流速度成正比，其中和隨地理位置、海拔、地形等因素而變。 風力發(fā)電機的基礎理論 貝茨(Betz)理論世界上第一個關于風輪機風輪葉片接受風能的比較完整的理論是1919年由A通常在風改變其方向時，風電機一次只會偏轉幾度。 （7）塔架塔架是支撐風力發(fā)電機的支架。（6）發(fā)電機發(fā)電機是風力發(fā)電機組中最關鍵的部件，是將風能最終轉變成電能的設備。輪轂是連接葉片和主軸的零部件。而生產(chǎn)垂直軸風力發(fā)電機的國家很少，主要原因是垂直軸風力發(fā)電機效率低，需啟動設備，同時還有些技術問題尚待解決。因此需要求出在一段時間內的平均風能密度，這個值可以將風能密度公式對時間積分后平均來求得。風速是表示風移動的速度即單位時間內空氣流動所經(jīng)過的距離。 風資源及風輪機概述 風資源概述（1）風的起源風的形成乃是空氣流動的結果。（4）可靠性高把現(xiàn)代高科技應用于風力發(fā)電機組使其發(fā)電可靠性大大提高，中、大型風力發(fā)電機組可靠性從80年代的50%提高到了98%，高于火力發(fā)電且機組壽命可達20年。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）過程學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設計）質量論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設計）水平論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內畫