【正文】 的人才一起努力共同進行研究，需要我們在裝備制造業(yè)上加強自主創(chuàng)新能力，加強風力機核心技術(shù)的公關(guān)，特別是技術(shù)設備，這些都需要單獨的設立項目進行攻關(guān)。未來的風力發(fā)電機組將向著越來越大的方向發(fā)展，風力發(fā)電機組的功率也將相應的越來越大，同時制造成本也會相應的加大，運輸與安裝的難度也會越來越難，風力發(fā)電機的等級絕大部分將是MW級。另外，現(xiàn)在的變槳系統(tǒng)采用了液壓系統(tǒng)，這樣就有了重量輕、轉(zhuǎn)矩大、不需要變速機構(gòu)且技術(shù)成熟的優(yōu)點。就目前而言，世界上的絕大部分的風力發(fā)電機組都是恒速運行的，從而能夠保證風力機的轉(zhuǎn)速保持恒定狀態(tài)，維持最佳的葉尖速比，讓風力機的風能利用系數(shù)維持在一個較高的水平。如果風力發(fā)電機采取變速設計的話，當風速發(fā)生階躍的跳動的過程，風速的增加會產(chǎn)生巨大的動能，一部分風速能量會被風輪所吸收，剩余的風能會通過高速運動的風儲存在風中，這樣我們就可以避免軸承和中間的受力機構(gòu)發(fā)生破壞。通過風速的加速、減速的階躍性的變化使得風輪起到緩沖作用，這對于保護好風輪葉片具有非常重要的好處。第二章 變槳距系統(tǒng)方案設計 變槳距系統(tǒng)的設計是直驅(qū)式風力發(fā)電機系統(tǒng)的非常重要的一部分。　風力發(fā)電機控制系統(tǒng)圖變槳距控制系統(tǒng)是直驅(qū)式風力發(fā)電機系統(tǒng)最為重要的一部分，是核心技術(shù)。就我國目前的變槳距技術(shù)而言的話，相差世界水平還有相當?shù)木嚯x。通過將模糊控制應用于變槳距控制的方法可以將風力機組的作用發(fā)揮到極致，可以通過獨立變槳距功率控制和相應的計算機仿真二者的仿真結(jié)果進行比較，從而提供一個適合于我國國情的直驅(qū)式風力發(fā)電機組變槳距控制系統(tǒng)的國有化設備，并設計出相應的設計理論。一般情況下，位置環(huán)采用閉環(huán)設計，速度環(huán)采用比例積分控制規(guī)律，轉(zhuǎn)矩環(huán)采用空間矢量控制。在電動變槳距伺服控制中，主控制器給出位置命令值，與位置反饋進行比較；位置調(diào)節(jié)器的輸出就是速度調(diào)節(jié)器的輸入，進行比例積分；速度調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩命令值，與反饋值比較后，差值送到轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器中，輸出就是轉(zhuǎn)矩電流給定值，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，從而達到對轉(zhuǎn)矩的控制。三相永磁同步電機主要由轉(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。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格的正弦性。 變槳距控制原理及控制過程風電機的組成：風輪、增速傳動機構(gòu)、偏航機構(gòu)、發(fā)電機、塔架和控制系統(tǒng)。變速系統(tǒng)風力發(fā)電機的系統(tǒng)功能由主控器、勵磁控制器、變槳距控制器、交互式人機顯示界面、遠程微機監(jiān)控程序組成。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。直驅(qū)式風力發(fā)電機內(nèi)還包含有三個蓄電池，用來存放電能，以及軸控制盒、減速機構(gòu)和伺服電機、1個總開關(guān)。電動機主要有定子跟轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上裝有三相電驅(qū)繞組，可以控制相應的變頻電流。電動變槳距的三個控制伺服驅(qū)動必須裝在內(nèi)部，來使其達到同步的目的，而且他們之間的通信系統(tǒng)必須達到整體精度要求。這三個環(huán)相互連接，協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，使電動機能夠?qū)崿F(xiàn)快速的跟蹤和動態(tài)響應。這樣，我們就可以利世界上這種獨一無二的可再生能源風能為我們的日常生活提供能源，通過風力發(fā)電機組生產(chǎn)電能。由于風電項目一般在風力比較大的地區(qū)，譬如說西部的草原、高原、邊遠山區(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，補自己所需，可以有效的緩解該地區(qū)的用電難的問題。通過風力發(fā)電，可以使本地區(qū)解決基本用電問題，電燈、電視進入農(nóng)村，提高了人民的生活質(zhì)量水平。到目前為止，中國總共生產(chǎn)了將近40萬臺的風力機發(fā)電機組。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。而獨立變槳控制是以集中變槳距控制為基礎，是一種新型的變槳距控制理論方法。統(tǒng)一變槳距控制是應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，并且不能夠適應非線性系統(tǒng)。第三章 風力發(fā)電機組變槳距控制風電技術(shù)在我國的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了30年的發(fā)展，我國的風電技術(shù)也已經(jīng)相對比較好了，風力發(fā)電的自動化的程度也在一步步提高，在利用風能的過程中，我們要不斷的提高風能的利用系數(shù)和優(yōu)化輸出的功率系數(shù)。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，最大限度的利用風能。目前為止，國外研究的直驅(qū)式風力發(fā)電機，能夠?qū)⒛：刂?、系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)合在一起進行變槳距控制領域，他們的技術(shù)已經(jīng)日益成熟。在以后的發(fā)展過程中，風力發(fā)電機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。 由流體力學可知，氣流的動能為 （） 設單位時間內(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 ()式即為風能的表達式。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，與氣流速度的立方成正比。 自由流場中的風輪 風力機的創(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，這樣當風掃過風輪的時候，由于沒有阻力，那么風輪將會做高速轉(zhuǎn)動，如果假定風輪葉片的受力均相等，而且氣流通過風輪的方向為軸向，那么，我們可以計算出一下參數(shù)。 ()式中P為風力機實際獲取的功率。葉尖速比即為風力機槳葉尖部的線速度與風速之比 式中n為風輪的轉(zhuǎn)速，r/s。 R為風輪半徑，m。本文可以采用簡單風力機葉素理論，可以不考慮渦流現(xiàn)象，即a,b取0；雖有一定誤差，但可以用于定性分析或者簡單模型的定量分析。每一臺風力發(fā)電機都會擁有自己的風能利用系數(shù)曲線，來反映這臺風力發(fā)電機的效率，并可以繪制成為二維或者三維的曲線，進一步進行深度研究，同時可以加大對于控制規(guī)律的要求。高速轉(zhuǎn)矩的低速控制與風輪轉(zhuǎn)速相耦合，需要有變速箱齒輪的嚙合，采用低速的同步發(fā)電機，同時不需要采用齒輪箱，這樣使結(jié)構(gòu)變得簡便，但是發(fā)電機的尺寸會相應的增加，質(zhì)量越來越大，但是優(yōu)點也會相應的增加，比如說發(fā)電的功率的增大。但是發(fā)電機產(chǎn)量不是很高，而且模塊化成本采用本體和系統(tǒng)的雙向相吻合，都能夠是商業(yè)生產(chǎn)適合更好的需要。輸電系統(tǒng)的交流電風力發(fā)電機采用的是23KV45KV的高壓電，為了減小元器件數(shù)目，減小其中的體積占有量，我們對于冷卻的要求也相應的增加。第四章 基于反饋的獨立變槳距控制器 在兩種條件下，風力發(fā)電機通過階躍風速和隨機風速的條件進行了數(shù)字仿真，通過它的結(jié)果，我們就能夠驗證獨立變槳距控制的主要效果。 基于狀態(tài)反饋的風力機獨立變槳距控制修正變槳距控制器 風力機的獨立變槳距控制分為集中變槳距控制和修正變槳距控制兩個環(huán)節(jié)。風力機的修正槳距角控制是以減小載荷作為根本目的，通過風力的方向、大小，可以實現(xiàn)異步調(diào)節(jié)槳距角，從而減小風力機的載荷，延長使用壽命，利用狀態(tài)反饋控制來實現(xiàn)風力機的修正變槳距控制。經(jīng)典的PID控制的方法就是依據(jù)被控制對象的特征來控制模塊的組成控制器，這種方法控制的最大的特點就是不需要依賴于精確的數(shù)學模型，我們可以從根本上擺脫對于工業(yè)過程的建模，特別是精確建模。為了能夠是葉片的槳距角能夠達到要求，需要對導入的AD進行優(yōu)化設計，進行動力學特性的分析，以及風力機轉(zhuǎn)動軸等變槳距控制運動性能進行分析。非線性性PID控制器由一個非線性增益K和一個線性PID控制K(s)=Kp+Ki/s+Kd/s相串聯(lián)，其中，Kp，Ki, Kd分別為比例、積分、微分增益。非線性增益K作用在誤差e(t)上產(chǎn)生了一個非線性誤差f（t)=k(e)e(t),線性PID控制器作用在f(t)上，通過u(s)=k(s)f(s)來驅(qū)動整個系統(tǒng)，這將引出非線性PID控制規(guī)律 ()被控對象PID控制器非線性增益