立軸風(fēng)力機控制策略研究及仿真.pdf

1、風(fēng)能利用技術(shù)的快速發(fā)展已使風(fēng)能成為目前最重要的一種可再生資源。現(xiàn)有的風(fēng)能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)大部分將風(fēng)能通過風(fēng)力機裝置轉(zhuǎn)化為機械能，然后通過電機轉(zhuǎn)化為電能，通常風(fēng)力機按風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸在空間的方向，分為水平軸風(fēng)力機(HorizontalAxis Wind Turbine簡稱為HAWT)和立軸風(fēng)力機(Vertical Axis Wind Turbine簡稱為VAWT)兩大類，達(dá)里厄型(Darrieus)風(fēng)力機為立軸風(fēng)力機的典型機型。立軸風(fēng)力機由于其結(jié)構(gòu)和氣

2、動性能的獨特優(yōu)勢，越來越被人們重視。
　　 變速風(fēng)力機可以在很大的風(fēng)速范圍內(nèi)工作，而且能最大限度的捕獲風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機的效率，而成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點。本文以大型變速立軸風(fēng)力機為研究對象，風(fēng)力機為典型的達(dá)里厄型風(fēng)力機，直接驅(qū)動永磁同步電機發(fā)電。通過建立風(fēng)力機氣動性能評估模型、傳動系統(tǒng)模型、電機以及控制系統(tǒng)的模型，并在MATLAB/SIMULINK進(jìn)行仿真模擬，得到風(fēng)力機在各種工況下的運行情況，并實現(xiàn)了最大風(fēng)能追蹤的算法。<

3、br>　　 變速風(fēng)力發(fā)電機提高了風(fēng)能利用率，但增加了控制系統(tǒng)的難度，本文對最大風(fēng)能追蹤策略的理論進(jìn)行分析研究。分析了達(dá)里厄型風(fēng)力機的氣動性能評估模型，該模型是基于葉素動量理論的雙多流管模型，考慮了達(dá)里厄型風(fēng)力機旋轉(zhuǎn)時葉片對風(fēng)輪下盤面流動干涉的特性，以及翼型動態(tài)失速、氣動阻力的影響，對1MW達(dá)里厄型風(fēng)力機進(jìn)行計算分析，得到了該風(fēng)力機的氣動性能，如風(fēng)力機在各風(fēng)速下的氣動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，以及在各風(fēng)速下的氣動功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為仿真模擬提供

4、基礎(chǔ)。根據(jù)仿真的需要分別建立了風(fēng)力機傳動系統(tǒng)模型、永磁同步電機模型、最大功率跟蹤算法等模型。永磁同步發(fā)電機在同步旋轉(zhuǎn)軸下建立，并對同步電機的解耦控制做了分析，最大功率跟蹤算法采用尖速比控制方法。最后在MATLAB/SIMULINK中且搭建了整個系統(tǒng)的仿真模型，對1MW達(dá)里厄型風(fēng)力機低風(fēng)速氣動、高風(fēng)速剎車、額定風(fēng)速下變風(fēng)速運行等工況進(jìn)行了仿真模擬。通過模擬得到風(fēng)力機在各種工況下的運行情況，實現(xiàn)了最大風(fēng)能追蹤的算法，采用尖速比的控制方法追蹤