大型風力機氣動性能分析及變槳距離控制研究.pdf

1、風能作為可再生能源，越來越受到人類的重視。風力發(fā)電是利用風能的主要形式，變速變槳型風力機是目前兆瓦級風力機的主流機型。風輪的氣動性能直接決定風力機功率輸出的大?。辉诟唢L速階段，變槳距控制是功率控制的主要方式，它能夠使風力機安全穩(wěn)定地運行。因此，本文進行了風力機氣動性能的分析及變槳距控制的研究。主要內(nèi)容如下：
　　 首先，基于葉素理論，用優(yōu)化了的誘導因子方法求出葉片沿葉展方向上各個葉素的弦長和扭角。應(yīng)用Profili翼型軟件獲得所

2、選翼型的形狀數(shù)據(jù)和性能參數(shù)。通過坐標變換，獲得各個葉素的空間坐標，并用Solidworks進行了三維建模。
　　 其次，將動量定理和葉素理論結(jié)合，推導出關(guān)于影響葉片氣動性能相關(guān)參數(shù)的表達式。在考慮風力機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了葉片關(guān)于慣性坐標系的坐標系統(tǒng)，將風力機結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣動性能的影響引入氣動性能的計算，應(yīng)用Matlab軟件進行了數(shù)值計算，獲得葉尖速比、安裝角等對風能利用系數(shù)的影響關(guān)系。分析結(jié)果表明，在最優(yōu)葉尖速比處，風能利用系數(shù)最

3、大；安裝角大小的變化對功率影響明顯。同時，也為后續(xù)變槳距控制器的設(shè)計提供理論數(shù)據(jù)。
　　 再次，基于機理法建立風力機各個子系統(tǒng)的數(shù)學模型，進而建立整機數(shù)學模型。由于風力發(fā)電系統(tǒng)模型的非線性比較強，因此應(yīng)用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模塊，為變槳距控制提供整機模型。
　　 最后，通過風輪的氣動性能分析結(jié)果，給出風力機的控制策略。由于風能利用系數(shù)與槳距角大小的關(guān)系是非線性的，因此應(yīng)用模糊PID參數(shù)整定控制方法