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风力发电中偏航变距校正设计 风力发电中偏航变距校正设计

格式:word 上传:2022-06-25 18:44:27

《风力发电中偏航变距校正设计》修改意见稿

1、“.....储存或释放部分能量,提高传动系统的柔性,使功率输出更加平稳,其功率曲线如图所示。因而在更大容量上,调速风力发电机组将取代恒速风力发电机组而成为风力发电机的主力机型。调速风力发电机组的控制主要分成两个部分在额定风速以下时,调节发电机转速使之跟随风速变化,以获得最佳叶尖速比因此可作为跟踪问题来处理在高于额定风速时,主要通过变桨距系统改变桨叶桨距来限制风力机获取能量,使风力发电机组保持在额定值发电,并使系统失速负荷最小化。台变速风力发电机组通常需要两部分控制器,个通过电力电子装置控制发电机的转速,另个通过伺服系统控制桨叶桨距角。由于风力机可获取的能量随风速的三次方增加,因此在输入量大幅度地快速地变化时,要求控制增益也随之改变,通常选用标准工控制器。近年来,由于模糊逻辑控制技术在工业控制领域的巨大成功......”

2、“.....基本特性风力机的特性通常由簇功率系数的性能曲线来表示,功率系数是风力机叶尖速比的函数,如图所示。对于恒速风力发电机组,发电机转速的变化只比同步转速高百分之几,但风速的变化范围可以很宽。叶尖速比也可以在很宽范围内变化,因此它只有很小的机会运行在点。在风速定的情况下,风轮获得的功率将取决于功率系数。如果在任何风速下,风力机都能在点运行,便可增加其输出功率。根据图,在任何风速下,只要使得风轮的叶尖速比就可维持风力机在下运行。这就是调速风力发电机组进行转速控制的基本目标。但是由于风速测量的不可靠性,才良难建立转速与风速之间直接的对应关系。实际上我们并不是根据风速变化来调整转速的。为了不用风速控制风力机,可以修改功率表达式,以消除对风速的依赖关系,按已知的和计算。如用转速代替风速,则可以导出功率是转速的函数,立方关系仍然成立......”

3、“.....输出功率是无限的,它是风速立方的函数。但实际上,由于机械强度和其他物理性能的限制,输出功率是有限度的,超过这个限度,风力发电机组的些部分便不能工作。因此变速风力发电机组受到两个基本限制功率限制,所有电路及电力电子器件受功率限制转速限制,所有旋转部件的机械强度受转速限制。变速风力发电机组运行区域恒定区在恒定区,风力发电机组受到功率转速曲线控制,用目标功率与发电机实测功率之偏差驱动系统达到平衡。功率转速特性曲线的形状由和决定。图给出了转速变化时不同风速下风力发电机组功率与目标功率的关系。如图,假定风速是,点是转速为转分时发电机的工作点,点是风力机的工作点几,它们都不是最佳点。由于风力机的机械功率大于电功率,过剩的功率使转速增大,它等于和两点的功率之差。随着转速增大,目标功率遵循曲线持续增大。同样,风力机的工作点也沿曲线变化......”

4、“.....风力机和发电机在点功率达到平衡。当风速是时,发电机的工作点是,风力机的工作点是。由于发电机负荷大刊孔力机产生的机械功率,故风轮转速减小。随着风轮转速的减小,发电机的功率不断修正,沿曲线变化。随着风轮转速降低,风轮功率与发电机功率之差减小,最终二者将在点交汇。转速恒定区如果保持定,即使没有达到额定功率,发电机最终将达到其转速极限,此后风力机进入转速恒定区。在这个区域,随着风速的增大,发电机转速保持恒定,功率在到达极限之前直增大,风力机在较小的兄区工作。功率恒定区随着功率的增大,发电机最终将达到其功率的极限。在功率恒定区,改变风轮桨叶的节距角,使值迅速降低,从而保持功率不变。第四章变桨距变速风力发电机组设计变桨距变速风力发电机组总控制策略根据变桨变速风力发电机组在不同区域的运行情况,将基本控制策略确定为低于额定风速时,跟踪曲线,以获得最大能量高于额定风速时......”

5、“.....并保持输出稳定。假设起动前发电机组的桨叶节距角处于恒定角度。当风速达到起动风速后,风轮转速由零增大到发电机可以切入的转速,值不断上升,风力发电机组开始作发电运行。通过对发电机转速进行控制,风力发电机组逐渐进入恒定区,这时机组在最佳状态下运行。随风速增大,转速也增大,最后达到个允许的最大值,这时,只要功率低于允许的最大功率,转速便保持恒定。达到功率极限后,发电机组进入功率恒定区,这时随风速的增大,必须使值减小,使叶尖速比减少的速度比在转速恒定区更快,从而使风力发电机组在较小的值下作恒功率运行。高于额定风速时,变速风力发电机组的变速能力主要用来提高传动系统的柔性。为了获得良好的动态特性和稳定性,在高于额定风速的条件下采用桨叶节距控制能够取得更为理想的效果。因为在高于额定风速时,我们追求的是稳定的功率输出,采用变桨距调节,可以限制转速变化的幅度。当桨叶节距角向增大方向变化时......”

6、“.....功率为最大允许值。低于额定风速时,采用控制器改变发电机定子电压,以此调节发电机反力矩来改变转速,选取,,桨叶节距角最初被置为。高于额定风速时,采用控制器调节桨叶节距角来改变值,选取,,。当风速变化时,各种风况下输出功率和发电机转速的仿真结果如下所示当风速变化时,各种风况下输出功率和发电机转速的仿真结果如下所示当风速时,即风力发电机达到额定功率后,异步电动机的输出功率和转速的仿真如下图图所示。从仿真结果可以看出在低风速和高风速的起始阶段,输出功率和发电机转速都有定程度的超调和波动,尤其是在高风速时,输出功率超过允许的最大值。而且整个系统在控制时达到稳态所需的时间较长。这是因为控制器过分依赖于控制对象的模型参数及理论推导假设条件太严格,对于模型参数变化范围大非线性多变量的系统,难以满足要求。为了让风力发电机能够平稳的运行,并减少磨损延长寿命......”

7、“.....本章小结本章介绍了变桨距变速风力发电机组并制定了总的控制策略,在建立了数学模型的基础上,设计了控制器并进行了仿真,结果未能达到满意效果,还需设计理想的控制器。第五章结论风力发电是涉及空气动力学自动控制机械传动电机学力学材料学等多学科的综合性高技术系统工程。目前,风能发电领域的研究热点集中在风电机组大型化风电机组的先进控制策略及优化技术等方面。由于风能具有能量密度低随机性和不稳定性等特点,当风力发电机组在超过额定风速以后,由于机械强度和发电机电力电子容量等物理性能的限制,必须降低风轮的能量捕获,使功率输出保持在额定值附近。这样也同时限制了叶片承受的负荷和整个风力机受到的冲击,从而保证风力机安全不受损害。通过对风力机桨叶空气动力学的分析,从理论上推出变桨距控制的基本规律在风速低于额定风速时,保持桨叶最优捕风位置......”

8、“.....变桨距系统进行功率控制,即当输出功率高于额定功率时,增大桨叶节距角,使发电机输出功率降低,而当输出功率低于额定功率时,减小桨叶节距角,使输出功率增大,达到维持输出功率在额定功率附近的目的。在建立了数学模型的基础上,设计了控制器并进行了仿真可以直观的看出当风力发电机组达到额定转速时由于变桨距的调节左右使它的输出功率保持在额定值附近。由于时间和研究手段有限,文中涉及的些问题没有进行更深入的研究和讨论,主要包括完整的液压系统动态仿真模型,独立变桨的权重系数选择规律以及发电机的变速恒频控制和转子电流控制模型等等。上述工作有待进步完善。参考文献能源领域组,能源领域科技发展十五规划和年远景研究陈雷,邢作霞,潘建,钟明舫大型风力发电机组技术发展趋势可再生能源。王承煦,张源风力发电中国电力出版社,陈雷,邢作霞,潘建,钟明舫大型风力发电机组技术发展趋势可再生能源姚兴佳......”

9、“.....机械工业出版社苏绍禹风力发电设计于运行维护北京中国电力出版社,叶杭冶风力发电机组的控制技术北京机械工业出版社,叶运哗并网型变速风力发电机组的控制技术与策略哈尔滨建筑大学学报刘竹青。风能利用技术北京中国农业科学技术出版社,。熊礼俭风力发电新技术于发电工程设计运行维护及标准规范实用守则北京中国科技出版社,郑康等变速恒频风力发电系统中的风力机模拟机电工程李东东风力发电机组动态模型研究中国电机工程学报,董萍,吴捷等风力发电机组建模研究现状太阳能学报郑黎明,叶枝全具有失速调节的变转速风力机的动态分析与控制策略太阳能学报钱坤,谢寿生等自适应控制在变速风力发电系统中的应用控制工程王建生基于的风力异步发电机动态仿真电力学报徐蒲荣大型风电场及风电机组的控制系统电气传动自动化,刘金德先进控制仿真第版北京电子工业出版社,而控制了由转速引起的发电机反力矩及输出电压的变化......”

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