【正文】 在積極開發(fā)和應用 風能 資源。目前，德國、西班牙和意大利三國的風電 機組 的裝機容量約占到歐洲總量的 65﹪ 近年來，在歐洲大力發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)的國家 還有法國、英國、葡萄牙、丹麥、荷蘭、奧地利、瑞典、愛爾蘭。 在累計裝機容量上，歐洲仍然是 風力 發(fā)電市場的領導者，截至 2021 年底，其累積裝機總容量為 萬 kW，占全世界風電總裝機的 %，提前超額完成了到 2021 年風電裝機容量達到 4000 萬 kW的目標。根據(jù)丹麥 BTM 咨詢公司報告， 2021 年全球有超過 萬 kW 的新增裝機容量并入電網(wǎng)，營業(yè)總額達到 500 億歐元。 在過去的 5 年間，風電發(fā)展不斷超越其預期的發(fā)展速度，而且一直保持著世界增長最快能源的地位。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。 1． 2 風力發(fā)電在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 風是一種潛力很大的新能源，十八世紀初，橫掃英法兩國的一次狂 暴大風，吹毀了四百座 風力 磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。主要發(fā)達國家、發(fā)展中國家 ，都已經(jīng)將發(fā)展 風能 、太陽能等 一些可以再生的能源作為對新世紀氣候變化和能源雙重的挑戰(zhàn)的一個重要手段。 本論文最后完成了風力發(fā)電機控制系統(tǒng)的設計，以控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能為基礎，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，分析了系統(tǒng)輸出和輸入的信號，簡單闡述了組成控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的可編程處理器和最主要的控 制信號變送器，確定了傳感器的類型以及各硬件的配置；以這些為基礎討論了一些控制系統(tǒng)的控制策略，研究設計了主程序的流程圖，變槳距控制圖，并詳細的研究了變槳距的控制過程，得出了控制原理和結構組成。 1（湖南電氣職業(yè)技術學院 電氣系，湖南，湘潭， 411100） 摘要 風力發(fā)電作為綠色能源在全世界迅速發(fā)展，這是解決世界能源危機的重要途徑，在這個背景下本文對直驅(qū) 式永磁風力發(fā)電控制系統(tǒng)進行了應用設計。 本文以風力發(fā)電的工作原理等基礎理論為基本理論，得到一種控制風能的利用效率的變槳控制的基本控制策略；通過比較當前流行的幾個風力發(fā)電機組的結構和不同控制方案之間的不同特點；分析了直驅(qū)式永磁風力發(fā)電的性能和特點，最終得出本機組需要采用以“同步高速、無刷勵磁旋轉、全功率的逆變’’為核心的技術路線。 關鍵詞： 風力發(fā)電機；控制系統(tǒng)；變槳控制 2 目錄 第一章 緒論 .............................................................................................................................3 引言 .....................................................................................................................................3 風力發(fā)電在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 .................................................................................3 風力發(fā)電原理 ....................................................................................................................7 風力發(fā)電機結構 ................................................................................................................9 第二章 風力 機的相關理論及本系統(tǒng)的結構 .......................................................................10 風電機組的工作原理 .......................................................................................................10 風力發(fā)電機組的分類 .......................................................................................................11 水平軸風力發(fā)電機 .......................................................................................................12 垂直軸風力發(fā)電機 ........................................................................................................12 風力發(fā)電機組控制系統(tǒng) ...................................................................................................13 變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)的運行原理 ...................................................................................14 變槳系統(tǒng) ........................................................................................................................14 偏航系統(tǒng) ........................................................................................................................15 第三章 永磁直驅(qū)同步風力發(fā)電控制系統(tǒng)設 計 ...................................................................17 永磁直驅(qū)同步風力發(fā)電控制系統(tǒng)概 述 ...........................................................................17 變槳距控制技術簡介及變槳機構分類 .. .. .. ..................................................................19 液壓變槳機構與電動變槳機構原理 ...............................................................................21 電動變槳控制器的設計 ...................................................................................................23 第 四 章 結束語 .......................................................................................................................28 致謝 .........................................................................................................................................29 [參考文獻 ] ............................................................................................................................30 3 第一章 緒論 1． 1 引言 發(fā)展可再生能源已經(jīng)是大勢所趨。但是除了水能之外的其他可再生能源之中，風能毫無疑問是世界上所公認的最最接近商業(yè)化的技術之一 ———— 和其他可再生能源相比，風能的經(jīng)濟性最明顯，而且產(chǎn)業(yè)化的基礎最好，也不存在生物能的資源約束問題，另外也沒有其他大的環(huán)境影響， 在可預見的時間內(nèi)（ 2030— 2050年），都將是最有可能大規(guī)模發(fā)展的能源資源之 一 。僅就拔樹一事而論，風在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力 (即 750 萬千瓦；一馬力等于 0． 75千瓦 )的 功率 !有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有 100 億千瓦 ，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的 10倍。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。 2021 年以來，全球風電累計裝機容量年平均增長率為 %，新增裝機容量年平均增長率為 。截至 2021 年底，全世界風電累積裝機總容量約 為 億 kW，同比上年增長 31%.目前，風電的年發(fā)電量約 3400 億 kWh， 風力發(fā)電 量已經(jīng)占到世界總發(fā)電量的 2% 以上。但是，在 2021 年新增裝機容量方面，歐洲只占 %，北美洲達到 %，亞洲達到 30%0，歐洲已經(jīng)失去其領先的地位了，中國和美國成了推動全球風電產(chǎn)業(yè)的火車頭。歐洲之外，發(fā)展風電的主要國家有美國、中國、印度、加拿大和 日本 。 未來的 20年之內(nèi)什么將會是世界上發(fā)展速度最快的能源呢，毫 無疑問一定是風電。到 4 2021 年底，已有 834 臺共 211 萬 kW 的風電機組在海上風電場投入運行，約占全球累計風電裝機容量的 %. 2021年新增海上風電場 9 個，新增海