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利用PID控制方法对风力发电机组变桨距系统进行

作者:扑克之星6up下载 发布时间:2020-04-22 02:15 点击数:

  技术方面都还处于起步阶段,自主创新能力还很薄弱实践经验积累不足,控制技术与国外先进技术有较大差别。变桨距控制系统作为兆瓦级风力发电机组控制系统的核心部分之一,对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨距控制已成为当前兆瓦级风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。因此,有必要对兆瓦级风力发电机组的变桨距控制系统进行详细对比分析和研究。本文结合国外兆瓦级风力发电机组的发展现状,对风力发电机组变桨距系统控制的结构和控制原理进行分析。并利用

  式中:Pin一风轮扫及面内的全部风能;Pout一风轮吸收的机械能;ρ一空气密度;A一风轮扫及面积;v—风轮上游风速。

  在上式的基础上可以,通过Mat1ab进行计算可以得到大致的风轮变桨距的叶尖速比与风能利用率之比:

  为设计好控制器,建立风力发电机的动态模型是必要的前提条件。风力发电机组从控制系统角度来看可以分为三个子系统:风轮气动特性、传动特性和发电机模型。

  式中:Jr一风轮的转动惯量,kgm2;ωr一风轮转动的角速度,rad/s;Tr一风轮的气动转矩,N·m;n一齿轮箱增速器的传动比;Tm一从转动轴传递给刚性齿轮的扭矩,N·m。

  式中:p一发电机极对数;m1一电机定子相数;U1一电网电压,V;Cl一修正系数;ωg一发电机转动的角速度,rad/s;ω1一发电机同步转速,rad/s;r1,x1一分别为定子绕组的

  式中:Jg——发电机的转动惯量,kg·m2;Te一发电机反力矩,N·m。

  假设启动前发电机组的桨叶节距角处于某一恒定角度。当风速达到启动风速后,风轮转速由零增大到发电机可以切入的转速,Cp值不断上升,风力发电机组开始发电运行。通过对发电机转速进行控制,风力发电机组逐渐进入Cp恒定区(Cp=Cpmax),这时机组在最佳状态下运行。随风速增大,转速也增大,最后达到一个允许的最大值,这时,只要功率低于允许的最大功率,转速便保持恒定。达到功率极限后,发电机组进入功率恒定区,这时随风速的增大,必须使Cp值减小,使叶尖速比减少的速度比在转速恒定区更快,从而使风力发电机组在较小的Cp值下作恒定功率运行。

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