【文章內(nèi)容簡介】 定值，并且把電流指令矢量控制在與磁極所產(chǎn)生的磁通相正交的空間位置上，從而達(dá)到對轉(zhuǎn)矩的控制。三相永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)大致有三相永磁同步電機(jī)、速度和位置傳感器、變頻器以及控制器等四部分組成。三相永磁同步電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，在轉(zhuǎn)子上裝有特殊材料和形狀的永磁體，用以產(chǎn)生恒定磁場，無勵磁繞組。逆變器將頻率可調(diào)的交流電輸入電樞繞組中。脈寬調(diào)回路以一定的頻率產(chǎn)生觸發(fā)功率器件的控制信號，使功率逆變器的輸出頻率與電壓保持協(xié)調(diào)關(guān)系，并使流入電樞繞組的交流電流保持嚴(yán)格的正弦性。另外，電動變槳距的3個伺服驅(qū)動器必須在其內(nèi)部實現(xiàn)精確的同步功能，它們之間的通信必須達(dá)到系統(tǒng)的整體精度要求。 變槳距控制原理及控制過程風(fēng)電機(jī)的組成：風(fēng)輪、增速傳動機(jī)構(gòu)、偏航機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、塔架和控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計采用多分布式的微機(jī)控制原理，同時考慮風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)布置的特點以及控制要求進(jìn)行設(shè)計。變速系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)功能由主控器、勵磁控制器、變槳距控制器、交互式人機(jī)顯示界面、遠(yuǎn)程微機(jī)監(jiān)控程序組成。變槳距控制機(jī)構(gòu)就是通過風(fēng)速的不同，在槳葉上產(chǎn)生的力矩不同，通過控制系統(tǒng)計算出相應(yīng)的數(shù)值，然后通過反饋控制來調(diào)節(jié)葉片的槳距角，使槳葉能夠調(diào)整到合適的角度，更好的吸收風(fēng)能，將其轉(zhuǎn)化為電能，減少因不必要的沖擊而造成的能量損失，這就是所謂的變槳距控制。通過將變槳距控制欲變速恒頻技術(shù)相結(jié)合，可以使整個發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和發(fā)電的質(zhì)量有很大的提高。電動變槳距系統(tǒng)可以有三個槳葉進(jìn)行變槳作業(yè)，這樣可以使能量得到更好的利用，可以為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供足夠的功率輸出和制動，起到過載保護(hù)的作用。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)還包含有三個蓄電池，用來存放電能，以及軸控制盒、減速機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)、1個總開關(guān)。整個系統(tǒng)通過通信總線和電纜靠滑環(huán)與控制器相連。電動機(jī)主要有定子跟轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上裝有三相電驅(qū)繞組，可以控制相應(yīng)的變頻電流。轉(zhuǎn)子上裝有特殊的材料和永久的磁體，保持好正弦型。電動變槳距的三個控制伺服驅(qū)動必須裝在內(nèi)部，來使其達(dá)到同步的目的，而且他們之間的通信系統(tǒng)必須達(dá)到整體精度要求。控制的過程主要包括三個方面：控制環(huán)、速度環(huán)和轉(zhuǎn)矩環(huán)。這三個環(huán)相互連接，協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，使電動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的跟蹤和動態(tài)響應(yīng)。控制器可以分為主控制器和輔助控制器，主控制器所控制的部分用于調(diào)節(jié)位置命令值，與位置反饋相比較；輔助控制輸出的是轉(zhuǎn)矩的命令，使轉(zhuǎn)矩維持在一定的水平，同時對轉(zhuǎn)矩的大小進(jìn)行監(jiān)控和管理，同時也進(jìn)行調(diào)節(jié)作用，將差值送到轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器中，讓后將輸出的電流設(shè)定為給定值，將電流的矢量與整個磁極所產(chǎn)生的磁通放在一個正交的位置上，進(jìn)而可以對整個的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。這樣，我們就可以利世界上這種獨一無二的可再生能源風(fēng)能為我們的日常生活提供能源，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)電能。我國從70年代開始，風(fēng)力發(fā)電就開始飛速的發(fā)展，經(jīng)過30年的努力，中國的風(fēng)電項目取得了舉世矚目的成就，開創(chuàng)了一大批的兆瓦級發(fā)電機(jī)組，同時，建造的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總量達(dá)到了數(shù)百兆瓦，風(fēng)力發(fā)電也開始從內(nèi)陸發(fā)電，轉(zhuǎn)向與海洋風(fēng)電。由于風(fēng)電項目一般在風(fēng)力比較大的地區(qū)，譬如說西部的草原、高原、邊遠(yuǎn)山區(qū)以及東部海島，這些地區(qū)的自身用電都存在一些困難，所以在這些地方發(fā)展該地區(qū)自身優(yōu)勢，開發(fā)電能，補(bǔ)自己所需，可以有效的緩解該地區(qū)的用電難的問題。當(dāng)生產(chǎn)的電力過多時，還可以向外輸送。通過風(fēng)力發(fā)電，可以使本地區(qū)解決基本用電問題，電燈、電視進(jìn)入農(nóng)村，提高了人民的生活質(zhì)量水平。根據(jù)世界能源部門的統(tǒng)計，中國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)業(yè)在世界上已經(jīng)非常著名，十個小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)廠家，中國就占了7個。到目前為止，中國總共生產(chǎn)了將近40萬臺的風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組。變槳距控制的過程就是通過控制調(diào)節(jié)槳葉的槳距角，使風(fēng)力能夠得到更好的利用，盡可能的將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，捕獲風(fēng)輪的啟動轉(zhuǎn)矩。到目前為止，國內(nèi)外主要就是集中變槳距控制和獨立變槳距控制這兩種控制方法，而集中變槳距控制是目前技術(shù)運用最成熟的一種控制方法。集中變槳距控制就是講所用葉片的節(jié)距角控制在同一個水平，保持相同的角度，一起變動。而獨立變槳控制是以集中變槳距控制為基礎(chǔ)，是一種新型的變槳距控制理論方法。所謂的獨立變槳距控制就是根據(jù)自身的條件，自己獨立的控制自己的運動規(guī)律，有效的自行調(diào)節(jié)節(jié)距角，以達(dá)到最好的利用水平。統(tǒng)一變槳距控制是應(yīng)用的最為廣泛的一種控制方法，它具有很好的魯棒性和可靠性，而且其算法非常簡單，被廣泛的應(yīng)用于自動控制，但是統(tǒng)一變槳距控制存在缺點，其不能夠解決線性問題，并且不能夠適應(yīng)非線性系統(tǒng)。統(tǒng)一變槳距控制的原則就是，當(dāng)功率偏差較大時，我們采用通過快速消除的方法為主，盡力的消除偏差；同理，當(dāng)偏差較小時，我們考慮以避免過大的調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定為主，世界工程上最常用的模糊推理的重要的一種方法就是我們Mam法，我們通過采用模糊控制器的方法使的參數(shù)整定的控制器來通過模糊控制的方法最大隸屬度的方法來解模糊，最終就能夠確定PID控制的模糊控制查詢表。第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距控制風(fēng)電技術(shù)在我國的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了30年的發(fā)展，我國的風(fēng)電技術(shù)也已經(jīng)相對比較好了，風(fēng)力發(fā)電的自動化的程度也在一步步提高，在利用風(fēng)能的過程中，我們要不斷的提高風(fēng)能的利用系數(shù)和優(yōu)化輸出的功率系數(shù)。所以，我們采用變槳距控制的方法，可以更有效的控制風(fēng)力機(jī)，使其優(yōu)點更好的展現(xiàn)出來。變槳距控制的方法就是將葉片的槳距角改變，從而改變?nèi)~片的氣動特性，將這個槳葉的受力狀況轉(zhuǎn)向最好的一面，提高槳葉的能量輸出功率，最大限度的利用風(fēng)能。變槳距控制技術(shù)對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有舉足輕重的作用。目前為止，國外研究的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，能夠?qū)⒛：刂啤⑾到y(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起進(jìn)行變槳距控制領(lǐng)域，他們的技術(shù)已經(jīng)日益成熟。現(xiàn)在的研究方面主要是放在模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)應(yīng)用方面，并且有了很大的進(jìn)步。在以后的發(fā)展過程中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將會有越來越多的采用變槳距控制技術(shù)，一起研究變槳距控制已經(jīng)變得非常緊迫。本章就是在風(fēng)力動力學(xué)的基礎(chǔ)上一起討論變槳距控制理論，分析變槳距控制理論的優(yōu)點及缺點，提出了很多有關(guān)變槳距控制的問題。 由流體力學(xué)可知，氣流的動能為 （） 設(shè)單位時間內(nèi)氣流流過截面積為S的氣體的體積為則 ()如果以ρ表示空氣密度，該體積的空氣質(zhì)量為 ()此時氣流所具有的動能為 ()式即為風(fēng)能的表達(dá)式。在國際單位制中，v的單位是m/s，E的單位是W。從風(fēng)能公式可以看出，風(fēng)能的大小與氣流密度和通過的面積成正比，與氣流速度的立方成正比。其中p和v隨地理位置、海拔、地形等因素而變。 自由流場中的風(fēng)輪 風(fēng)力機(jī)的創(chuàng)造者是德國的貝茲，在1962年提出，早起貝茲的想法是假定風(fēng)輪是一種理想的，也就是沒有輪輻，但是有非常多的葉片，這樣當(dāng)風(fēng)掃過風(fēng)輪的時候，由于沒有阻力，那么風(fēng)輪將會做高速轉(zhuǎn)動，如果假定風(fēng)輪葉片的受力均相等，而且氣流通過風(fēng)輪的方向為軸向，那么，我們可以計算出一下參數(shù)。 風(fēng)能利用系數(shù)風(fēng)能利用系數(shù)表示的是風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)能中吸收能量的大小程度。 ()式中P為風(fēng)力機(jī)實際獲取的功率。 對于變槳距風(fēng)力機(jī)，風(fēng)能利用系數(shù)與葉尖速比2和槳葉的槳距角；β成非線性關(guān)系。葉尖速比即為風(fēng)力機(jī)槳葉尖部的線速度與風(fēng)速之比 式中n為風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，r/s。 w為風(fēng)輪轉(zhuǎn)動角速度，rad/s。 R為風(fēng)輪半徑，m。 風(fēng)力機(jī)槳葉的氣動力我們假設(shè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角為Wr,中心距離R，長度為dr的葉片元受力，相對風(fēng)速是Vrel是絕對風(fēng)速和相對風(fēng)速的比值，那么我們可以計算出來流角I ： （） 考慮渦流引起的速度變化是，a,b分別為軸向速度系數(shù)和周向速度系數(shù)，可通過葉素理論導(dǎo)出。本文可以采用簡單風(fēng)力機(jī)葉素理論，可以不考慮渦流現(xiàn)象，即a,b取0；雖有一定誤差，但可以用于定性