【正文】 ?? (15) ? 的單位是 kg/m3； V的單位是 m3； v 的單位是 m/s； T 的單位是 W。風(fēng)吹到葉片上所做的功是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，則有 21VV ， 21SS 。而空氣流是連續(xù)的，不可壓縮的，葉片掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向不論在葉片前或流經(jīng)葉片后都是垂直葉片掃掠面的 (或稱為是平行風(fēng)輪軸線的 )，滿足以上條件的風(fēng)輪稱為“理想風(fēng)輪”。貝茨 (Betz)建立的。風(fēng) 力發(fā) 電機(jī)還會配XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 備有拉動開關(guān)在電纜扭曲太厲害時(shí)被激發(fā) ，斷開裝置或剎車停機(jī)，然后解纜 。但是當(dāng)風(fēng)電機(jī)偶然沿一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)太長時(shí)間時(shí) ， 電纜將越來越扭曲 ，導(dǎo)致電纜扭斷或出現(xiàn)其他故障 。 風(fēng)電場的機(jī)組群可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理、互相通信，出現(xiàn)故障的風(fēng)機(jī)會在微機(jī)總站的微機(jī)終端和顯示器上讀出、調(diào)出程序和修改程序等，使現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人職守的自動控制。 （ 10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng) [11] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的微機(jī)控制屬于離散型控制，是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計(jì)、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)電壓、頻率、電流、發(fā)電機(jī)溫升、增速器溫升、機(jī)艙振動、塔架振動、電纜過纏繞、電網(wǎng)電壓、電流、頻率等傳感器的信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，輸送給單片機(jī)再按設(shè)計(jì)程序給出各種指令實(shí)現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、運(yùn)行中機(jī)組故障的自動停機(jī)、自動電纜解繞、過振動停機(jī)、過大風(fēng)停機(jī)等的自動控制。偏航裝置由電子控制器操作 ， 電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。 （ 9）調(diào)向（ 偏航） 裝置 調(diào)向裝置就是使風(fēng)輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一直使風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向的裝置。為了使風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)所需要額定轉(zhuǎn)速下的裝置稱為調(diào)速裝置，調(diào)速裝置只在額定風(fēng)速以上時(shí)調(diào)速。塔架有型鋼架結(jié)構(gòu)的，有圓錐型鋼管和鋼筋混凝土的等三種形式， 風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。 ③ 同步或異步交流發(fā)電機(jī)，它的電樞磁場與主磁場不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比同步圖 XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 轉(zhuǎn)速略低，當(dāng)并網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。 ② 永磁發(fā)電機(jī)，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。然后電流通過風(fēng)電機(jī)旁的變壓器（或在塔內(nèi)） ， 電壓被提高至13萬伏 ， 這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。 發(fā)電機(jī)的性能好壞直接影響整機(jī)效率和可靠性。 （ 5）制動器 制動器是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的裝置，也稱剎車。 使用齒輪箱可以將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。 （ 3）增速器 增速器就是齒輪箱，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一。輪轂一般由鑄鋼或 鋼板焊接而成，其中不允許有夾渣、砂眼、裂紋等缺陷，并按槳葉可承受的最大離心力載荷來設(shè)計(jì)。 葉片可分為變漿距和定漿距兩種葉片，其作用都是為了調(diào)速，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速時(shí)，在風(fēng)輪上就要采取措施，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率不會超過允許值。風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機(jī)接受風(fēng)能的部件。 (1)機(jī)艙 XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 機(jī)艙包 含 著風(fēng) 力發(fā) 電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備 ， 包括齒輪箱、發(fā)電機(jī) 等 。 在本文中以后不做 特殊 說明時(shí)所指的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組即為大中型的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它的主要機(jī)械部件都在機(jī)艙中，如主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、液壓系統(tǒng)及調(diào)向裝置等。按主軸與地面相對位置又可分為：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。但應(yīng)用最廣的還是前兩種類型的風(fēng)輪機(jī)。在風(fēng)速 V 的概率分布 p(V)知道后 ， 平均風(fēng)能密度還可根據(jù)下式求得 30. 5 ( )V P V dV??? （ 12） 風(fēng)輪機(jī) 的 理論 [4] 風(fēng)輪機(jī)又稱 為 風(fēng)車 ， 是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī) 械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。 由于風(fēng)速是一個(gè)隨機(jī)性很大的量 ， 必須通過一段時(shí)間的觀測來了解它的平均狀況 ， 一個(gè)地方風(fēng)能潛力的多少要視該地常年平均風(fēng)能密度的大小。 （ 3）風(fēng)能的基本情況 [1] ○ 1 風(fēng)能的特點(diǎn) 風(fēng)能的特點(diǎn)主要有：能量密度低 、 不穩(wěn)定性 、 分布不均勻 、 可再生 、 須在有風(fēng)地帶 、 無污染 、 分布廣泛 、 可分散 利用 、 另外不須能源運(yùn)輸 、 可和其它能源相互轉(zhuǎn)換等。 風(fēng)玫瑰圖是一個(gè)給定地點(diǎn)一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)向分布圖。 風(fēng)速是指某一高度連續(xù) 10min 所測得各瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向 ， 如果風(fēng)是從 東 方吹來就稱為 東 風(fēng)。地球上某處所接受的太陽輻射能 與該地點(diǎn)太陽照射角的正弦成正比。由于地球自轉(zhuǎn)軸與圍繞太陽的公轉(zhuǎn)軸之間存在 66． 5176。風(fēng)就是水平運(yùn)動的空氣 ， 空氣運(yùn)動主要是由于地球上各緯度所接受的太陽輻射強(qiáng)度不同而形成的。另外風(fēng)況是不穩(wěn)定的，有時(shí)無風(fēng)有時(shí)又有破壞性的大風(fēng)，這都是風(fēng) 力發(fā)電必須解決的實(shí)際問題。 （ 8）發(fā)電方式多樣化 風(fēng)力發(fā)電既可并網(wǎng)運(yùn)行，也可以和其他能源如柴油發(fā)電、太陽能發(fā)電、水利發(fā)電機(jī)組形成互補(bǔ)系統(tǒng)，還可以獨(dú)立運(yùn)行，因此對于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題提供了現(xiàn)實(shí)可行性。 （ 6）運(yùn)行維護(hù)簡單 現(xiàn)代中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動化水平很高，完全可以在無人職守的情 況下正常工作，只需定期進(jìn)行必要的維護(hù)，不存在火力發(fā)電的大修問題。 （ 5）造價(jià)低 從國外建成的風(fēng)電場看，單位千瓦造價(jià)和單位千瓦時(shí)電價(jià)都低于火力發(fā)電，和常規(guī)能源發(fā)電相比具有競爭力。 （ 3）裝機(jī)規(guī)模靈活 可根據(jù)資金情況決定一次裝機(jī)規(guī)模，有一臺資金就可以安裝一臺投產(chǎn)一臺。 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) （ 1）可再生的潔凈能源 風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的潔凈能源，不消耗化石資源也不污染環(huán)境，這是火力發(fā)電所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 風(fēng)力 發(fā)電的原理說起來非常簡單 ， 最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉片 和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成如圖 11所示。 風(fēng)力發(fā)電 的原理是利用風(fēng)帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn) ， 再 通 過增速 器 將旋轉(zhuǎn)的速度提 高 來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電 的 。由于本人的理論水平及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所限、編寫時(shí)間倉促，書中錯(cuò)誤疏漏之處難免，敬請老師不咎指正。 本文在編寫過程中，受到老師的大力支持和精心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 利用 控制系統(tǒng)使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間 內(nèi)不出故障或少出故障，并在出故障之后能夠以最快的速度修復(fù)系統(tǒng)使之恢復(fù)正常工作。 本篇論文主要介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求和控制策略 ,在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)仿真方面作了初步的探究和 研究 。通過變距控制可以根據(jù)風(fēng)速來調(diào)整槳葉節(jié)距角，以滿足發(fā)電機(jī)起動與系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定的雙重要求。前人在風(fēng)輪機(jī)的空氣動力學(xué)原理和能量轉(zhuǎn)換原理的基礎(chǔ)上 ,系統(tǒng)分析了定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求和控制策略，并對并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距控制技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。 風(fēng)力發(fā)電起源于 20世紀(jì) 70 年代，技術(shù)成熟于 80年代，自 90 年代以來風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入了大發(fā)展階段。由能源問題引發(fā)的危機(jī)以及日益突出的環(huán)境問題，使人們認(rèn)識到開發(fā)清潔的可再生能源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的客觀需要。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 Simulation and analysis 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 Control system。 關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；控制系統(tǒng) ； PSCAD/EMTDC；仿真分析 Abstract The wind energy which is used as a kind of clean and reproducible energy, nowadays gets more and more important in the energy scarcity cases. Because instability of the wind and continuous enlarging capacity of the single machine in wind power generation, mutual effect between the wind power system and the grid is more and more plicated, so the higher demand is brought forward about the stability of output power of the wind power generation system. The control system may enhance the stability of output power, therefore we have the necessity to analyses control system and the control processes. The design mainly bases on the control target and strategies of the wind power generation. We have established the alterable pitch control model using the power system dynamic simulation software PSCAD/ EMTDC. Also we have established the model of the wind power system for validating the usability of the controller model. We have simulated the whole system and analyzed the result of simulation, and confirmed the usability of the controller model and its control method. We have simulated the control system model of the wind power generation, and got a conclusions: The alterable pitch control of wind power generation is the nonlinear dynamic control, control system changed pitch angle for acquiring starting torque while the wind power generation started。為了驗(yàn)證控制系統(tǒng)模型的可用性，建立風(fēng)力發(fā)電樣例 系統(tǒng)模型，對樣例系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，并對所得的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，從而證實(shí)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)模型的可用性 ,然后得出了它的控制方法。控制系統(tǒng)對提高風(fēng)力 發(fā)電 系統(tǒng)功率輸出的穩(wěn)定性有很大的作用，所以有必要對控制系統(tǒng)和控制過程進(jìn)行分析。摘 要 風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，在當(dāng)今能源短缺的情況下，變的越來越重要。 由于風(fēng)的不穩(wěn)定性和 風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增大，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)的相互影響也越來越復(fù)雜，因此，對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率輸出的穩(wěn)定性提出了更高的要求。 本設(shè)計(jì)主要依據(jù)風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的控制目標(biāo)和控制策略， 通過使用電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真軟件 PSCAD/EMTDC，建立變槳距風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組 控制系統(tǒng)的模型。 通過對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的模擬仿真，可得如下結(jié)論： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)變漿距控制屬非線性動態(tài)控制， 在 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 起動時(shí)，通過改變槳葉節(jié)距來獲得足夠的起動轉(zhuǎn)矩，達(dá)到對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的控制的目的；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，通過自動調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，滿足風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定和功率曲線優(yōu)化的雙重要求。 we adjusted the pitch angle for changing angle which airflow blow vane , when the wind speed exceed rated speed, then changed the torque of aerodynamics for Satisfing dual demand which are steady power output of the wind power generation and optimizing the power curve . Keywords: Wind power generation。 PSCAD/ EMTDC。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表