風力發(fā)電機組步進式電動變漿距控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著風電機組風輪直徑的不斷增大，風輪葉片剛度下降，導(dǎo)致風力機出力反應(yīng)遲緩、波動幅度增大。特別是在高風速工況下，風電機組轉(zhuǎn)速與有功功率調(diào)節(jié)性能不佳，嚴重影響風電機組有功輸出的穩(wěn)定，從而對電網(wǎng)運行穩(wěn)定性造成不利影響。在此情況下，風切效應(yīng)和塔影效應(yīng)的凸顯，不僅葉片自身載荷分布不均，而且風輪各葉片受力不平衡，引起風電機組機艙及塔架發(fā)生振動，易造成疲勞破壞，嚴重影響風電機組壽命和安全。為了降低風電機組振動及有功功率輸出的波動，大型風電機組均采用變

2、槳控制方法實現(xiàn)。傳統(tǒng)功率控制器一般采PI控制策略，而目前對于抑制功率波動的研究主要集中在控制策略方面。針對這一問題，本文采用步進式電動機作為變槳控制系統(tǒng)的放大執(zhí)行元件，從變獎系統(tǒng)自身的控制性能入手，從而改善風電機組有功輸出的穩(wěn)定性。
　　首先，對風電機組幾種變槳控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行討論，分析了步進電機的主要特點，給出了步進式電動變槳控制系統(tǒng)原理方案；其次，對風力機基本工作原理，風力機運行特性，變槳控制方法及其特點進行了闡述；并建立了

3、風力機、永磁直驅(qū)發(fā)電機、變流裝置等數(shù)學模型。再次，采用PSCAD/EMTDC對整個風力發(fā)電機組進行仿真建模，分別對直流伺服電機和步進電機作為執(zhí)行機構(gòu)的系統(tǒng)進行仿真，得到階躍風速下槳距角和功率變化曲線。通過對比得出：由于步進電機靜態(tài)力矩大，受負載變化影響小，能夠降低負載轉(zhuǎn)矩波動。最后，選取以西門子可編程控制器S7系列224X P C P U模塊、步進電機及驅(qū)動器等硬件，在實驗室條件下，模擬步進式電動變槳系統(tǒng)控制性能實驗，實驗結(jié)果表明，步進