風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓變槳系統(tǒng)調(diào)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(gè)世紀(jì)人類已經(jīng)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(fēng)能、水能及太陽能。在近二十年,全國(guó)各地興建水利工程,可開發(fā)之處已為數(shù)不多,這時(shí)風(fēng)能的開發(fā)利用就迫在眉睫。但是由于風(fēng)能是自然界中人類無法控制和預(yù)測(cè)的能量,具有強(qiáng)烈的隨機(jī)性和不確定性,在世界各地的風(fēng)電場(chǎng)由于風(fēng)能的不穩(wěn)定已發(fā)生很多大面積的脫網(wǎng)事故,這對(duì)整個(gè)大的電網(wǎng)是非常嚴(yán)重的沖擊。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量已達(dá)到兆瓦級(jí),在捕捉更多

2、的風(fēng)能變成電能的同時(shí),我們也面臨著更大的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)。這就需要更能先進(jìn)優(yōu)越的風(fēng)能控制系統(tǒng)來調(diào)和其中的矛盾。本課題以液壓變漿距調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)為對(duì)象,通過理論分析和建模,分析提高風(fēng)能利用方法和對(duì)策。
　　本文首先應(yīng)用三維造型軟件及翼型數(shù)據(jù)軟件,建立了5MW風(fēng)機(jī)葉片的三維模型。使用翼型數(shù)據(jù)軟件導(dǎo)出翼型各點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù),通過笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)化到三維空間建立模型,之后通過理論分析葉片空氣動(dòng)力學(xué)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(chǎng)的分布情況。
　　其次根據(jù)Kaimal速度譜建立了風(fēng)場(chǎng)模型,通過MATLAB仿真得到隨機(jī)風(fēng)速分布圖,然后建立了5MW風(fēng)力機(jī)的模型,得到風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行時(shí)的理論曲線。在額定風(fēng)速以下時(shí),通過調(diào)速來得到更大風(fēng)能利用率來保證獲得更多的風(fēng)能,其中建立了自適應(yīng)PID控制策略來保證系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性能。
　　最后在額定風(fēng)速以上運(yùn)行時(shí)通過變槳來調(diào)節(jié)和控制風(fēng)能利用率,來保證風(fēng)機(jī)在額定功率下運(yùn)行。建立液壓變槳控制方案,設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)給定電流的大小。建立關(guān)槳和開槳兩個(gè)過程的數(shù)學(xué)模型,通過MATLAB仿真分析其動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢,然后分別對(duì)其通過PID調(diào)節(jié),確定PID的參數(shù),通過仿真其超調(diào)量較小,并大大降低了穩(wěn)定時(shí)間。通過與風(fēng)力機(jī)的模型的結(jié)合仿真,通過給定的風(fēng)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(gè)漿距角,有效的調(diào)節(jié)控制風(fēng)能利用,讓最后輸出的機(jī)械能穩(wěn)定在目標(biāo)值。