風力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)調速與控制.pdf

1、隨著煤炭、石油及天然氣等常規(guī)能源的日益枯竭,從上個世紀人類已經在尋找新的可替代能源。目前可以大規(guī)模開發(fā)利用的莫過于風能、水能及太陽能。在近二十年,全國各地興建水利工程,可開發(fā)之處已為數(shù)不多,這時風能的開發(fā)利用就迫在眉睫。但是由于風能是自然界中人類無法控制和預測的能量,具有強烈的隨機性和不確定性,在世界各地的風電場由于風能的不穩(wěn)定已發(fā)生很多大面積的脫網事故,這對整個大的電網是非常嚴重的沖擊。目前風力發(fā)電機組裝機容量已達到兆瓦級,在捕捉更多

2、的風能變成電能的同時,我們也面臨著更大的挑戰(zhàn)和風險。這就需要更能先進優(yōu)越的風能控制系統(tǒng)來調和其中的矛盾。本課題以液壓變漿距調節(jié)控制系統(tǒng)為對象,通過理論分析和建模,分析提高風能利用方法和對策。
　　本文首先應用三維造型軟件及翼型數(shù)據(jù)軟件,建立了5MW風機葉片的三維模型。使用翼型數(shù)據(jù)軟件導出翼型各點坐標數(shù)據(jù),通過笛卡爾坐標轉化到三維空間建立模型,之后通過理論分析葉片空氣動力學性能,最后在 FLUENT軟件中分析葉片其中一段葉素翼型的表

3、面壓力及表面流場的分布情況。
　　其次根據(jù)Kaimal速度譜建立了風場模型,通過MATLAB仿真得到隨機風速分布圖,然后建立了5MW風力機的模型,得到風力機在運行時的理論曲線。在額定風速以下時,通過調速來得到更大風能利用率來保證獲得更多的風能,其中建立了自適應PID控制策略來保證系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能。
　　最后在額定風速以上運行時通過變槳來調節(jié)和控制風能利用率,來保證風機在額定功率下運行。建立液壓變槳控制方案,設計液壓系統(tǒng)

4、及選擇液壓系統(tǒng)元件。利用電液比例來控制液壓缸的位移從而控制漿距角的大小,然后在通過角度反饋系統(tǒng)來調節(jié)給定電流的大小。建立關槳和開槳兩個過程的數(shù)學模型,通過MATLAB仿真分析其動態(tài)響應較慢,然后分別對其通過PID調節(jié),確定PID的參數(shù),通過仿真其超調量較小,并大大降低了穩(wěn)定時間。通過與風力機的模型的結合仿真,通過給定的風速證明液壓變槳控制系統(tǒng)能根據(jù)控制規(guī)律給出一個漿距角,有效的調節(jié)控制風能利用,讓最后輸出的機械能穩(wěn)定在目標值。