風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳距關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著化石能源的枯竭和環(huán)境的日益惡化，各國(guó)加大了對(duì)新能源的研究和開(kāi)發(fā)的力度，風(fēng)能作為最有前途的可再生能源成為眾多企業(yè)和科研院所的研究對(duì)象．當(dāng)前制約風(fēng)能發(fā)展主要瓶頸是其成本，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大型化是降低風(fēng)電成本的有效途徑之一，但是風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)大型化會(huì)使風(fēng)輪上承受更大的不平衡載荷，從而導(dǎo)致風(fēng)電運(yùn)行和維護(hù)成本的增加．獨(dú)立變槳距技術(shù)針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的載荷控制提出，是當(dāng)前風(fēng)能研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)．本文對(duì)獨(dú)立變槳距的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，通過(guò)理論分析、仿真模擬、半

2、物理實(shí)驗(yàn)等手段研究對(duì)獨(dú)立交槳距的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？刂扑惴ā⒐?jié)距角檢測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)行了研究．
　　 首先介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)制約我國(guó)風(fēng)電的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析．對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模型和仿真技術(shù)進(jìn)行了研究，從空氣動(dòng)力學(xué)入手，介紹了基于葉素理論和動(dòng)量方程的獨(dú)立變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模方法，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)非線性模型進(jìn)行了綜述．針對(duì)理論推導(dǎo)建模方式的復(fù)雜性和不精確性，提出了基于系統(tǒng)辨識(shí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模方法，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的非線

3、性、輸入輸出周期變化和有色噪音等問(wèn)題，將區(qū)分工作點(diǎn)、d-q坐標(biāo)變換和增廣最小二乘法等策略應(yīng)用到辨識(shí)過(guò)程中，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)非線性模型FAST上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了辨識(shí)模型的可靠性和實(shí)用性，同時(shí)也表明辨識(shí)模型實(shí)現(xiàn)了輸入輸出的自動(dòng)解耦，有利于控制器設(shè)計(jì)．對(duì)液壓式獨(dú)立變槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對(duì)變槳距系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，并對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)．基于動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)了液壓式的獨(dú)立交槳距驅(qū)動(dòng)方案并制造了獨(dú)立交槳距半物理

4、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在平臺(tái)上進(jìn)行了風(fēng)力發(fā)電機(jī)各個(gè)工況的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該液壓變槳距方案的可行性和試驗(yàn)臺(tái)的可信性．
　　 控制算法是獨(dú)立交槳距技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文對(duì)基于獨(dú)立變槳矩的載荷控制技術(shù)進(jìn)行了研究，首先分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)載荷形成的原因，建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)載荷模型．根據(jù)模型辨識(shí)的得到的結(jié)論，設(shè)計(jì)了基于無(wú)模型自適應(yīng)控制技術(shù)的獨(dú)立交槳距控制器．傳統(tǒng)的獨(dú)立交槳距控制技術(shù)需要在葉根或低速軸安裝載荷傳感器，本文提出了基于載荷估計(jì)器的獨(dú)立變槳距控制

5、技術(shù)，降低了安裝傳感器帶來(lái)的成本和風(fēng)險(xiǎn)．在非線性模型FAST上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了上述控制方法的可行性，最后在獨(dú)立變槳距半物理試驗(yàn)臺(tái)上配置了模糊PID控制器，通過(guò)半物理實(shí)驗(yàn)方法對(duì)獨(dú)立變槳距的智能控制進(jìn)行了研究．
　　 海上風(fēng)電是當(dāng)前風(fēng)電研究的新熱點(diǎn)．相對(duì)于陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)要承受更加復(fù)雜的載荷狀況，傳統(tǒng)的節(jié)距角控制方式已經(jīng)不能適應(yīng)功率控制的要求．在對(duì)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的載荷進(jìn)行分析的情況下，建立了漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)平臺(tái)的