风电机组交流伺服变桨系统的优化研究

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风力发电机独立变桨控制技术系统级优化研究

风力发电机独立变桨控制技术系统级优化研究
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风力发电机组变桨控制系统的研究

风力发电机组变桨控制系统的研究

风力发电机组变桨控制系统的研究摘要:在风力发电机组中,叶轮机组已更换了固定的叶轮机组,它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。

它是风力发电机功率控制的一个重要组成部分,运行平稳,本文主要论述了风力发电的控制方法,本文讨论了基于进流角预报的模糊PlD统一变距功率控制系统和独立变距功率控制策略。

同时对两者进行了比较,它提供了一些设计理念和理论方法来定位大型风力涡轮机的可变螺距控制系统。

关键词:变桨机构;独立变桨;优化设计;建模仿真前言风力发电机组主要包括两个主要部件:主控制系统和变桨控制系统。

主要控制系统是控制整个风机的运行,可变叶片控制系统是专门针对不同工况下叶片的精确控制,为了实现叶片和应急桨的正常运动。

一个完整的变距控制系统包括驱动和控制器的主要组成部分(一些变距控制系统只有驱动,没有控制器),变距电机,备用电源等。

每一个变螺距控制系统在其结构上都有其独特的特点,为了更好地理解变螺距控制系统,我们必须对其结构有一个全面的了解。

1、课题的背景及研究目的变叶轮机组已经取代固定叶轮机组成为风力发电机组商业化发展的主流。

变量螺旋桨系统是风力发电机功率控制和执行平稳运行的重要组成部分和一个丰富的指导作用,其操作,通常情况下,可变螺旋桨系统在冯风力涡轮机控制器发出指令驱动叶片旋转,使叶片达到指定的节距角位置,不影响互联的快速实现过程,保证风电机组在不同工况下按最优参数运行;在紧急情况下,自动调节螺旋桨螺距角,使叶片跟随螺旋桨,实现气动制动,确保风力机的安全。

2、变桨系统工作原理螺旋桨更换系统的工作原理如图1所示。

机房的主处理器监控风速、转子转速和发电机驱动叶片的旋转角度。

发电机能量模块计算了伺服驱动的顺序通过逻辑,驱动叶片转动。

不同的叶片都有不同的可变叶轮驱动电机。

驱动电机尾部装有一个编码器,编码器用以检测驱动电机的方向、转速、叶片转到的角度,反馈至变桨系统的处理器。

发生系统掉电或紧急安全链触发时,备用电源(超级电容或蓄电池)进行紧急收桨,将叶片转动90°的安全位置。

变桨系统在海上风力发电装置中的电能质量分析与优化方法研究

变桨系统在海上风力发电装置中的电能质量分析与优化方法研究

变桨系统在海上风力发电装置中的电能质量分析与优化方法研究随着全球对可再生能源的越来越高的需求,海上风力发电作为一种清洁、可持续的能源发电方式,逐渐成为了研究的热点。

而在海上风力发电装置中,变桨系统作为其中重要的组成部分,对电能质量的分析与优化具有重要意义。

本文将探讨变桨系统在海上风力发电装置中的电能质量分析与优化方法。

首先,需要对变桨系统的工作原理进行简要介绍。

变桨系统主要由桨叶、变桨机构和电气控制系统组成。

其主要功能是通过改变桨叶的角度,调整风轮对风的捕获能力,从而实现风能的最大化利用。

然而,变桨系统的操作可能会引起电能质量的问题。

一种常见的电能质量问题是电压波动。

变桨系统的操作可能导致风轮受到风力的变化而产生振动,从而引起电网侧的电压波动。

这种波动可能对电网的稳定性和电能质量产生不利影响。

因此,有必要对变桨系统的电压波动进行分析与优化。

为了分析电压波动问题,可以采用实测数据来评估变桨系统的性能。

通过监测风轮转速、桨叶角度以及电网侧的电压波动,可以检测到变桨系统的潜在问题。

同时,还可以使用模拟仿真工具,如MATLAB/Simulink等,来分析变桨系统的运行状态和电能质量状况。

在分析的基础上,可以采取一些优化措施来减小电压波动。

其中一种方法是调整变桨系统的参数,如减小变桨机构的灵敏度或增加系统的阻尼,以减小风力变化对电压的影响。

另一种方法是使用控制策略,例如采用模糊逻辑控制或神经网络控制算法,来优化变桨系统的响应速度和稳定性,从而减小电压波动。

此外,还可以考虑引入能量储存系统来优化电能质量。

当风力较强时,变桨系统可以将多余的电能储存起来,而在风力较弱或无风时则将储存的能量释放供电使用,从而平衡电网侧的电能供需关系,减小电压波动。

关于电能质量分析与优化方法的研究,还需要考虑海上环境的特殊性。

海上风力发电装置常常面临着复杂的环境条件,如海浪、风力等。

这些环境因素可能对变桨系统的运行状态和电能质量产生影响。

风力发电机变桨驱动器优化设计研究的开题报告

风力发电机变桨驱动器优化设计研究的开题报告

风力发电机变桨驱动器优化设计研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着全球对可再生能源的需求不断增加,风力发电逐渐成为一种重要的能源产生方式。

而变桨驱动器作为风力发电机的核心部件之一,直接关系到风力发电机的转速、功率和稳定性等方面。

因此,优化变桨驱动器的设计具有非常重要的意义。

二、研究内容和方法
本文拟从以下几个方面展开研究:
1. 变桨驱动器的结构分析和工作原理研究;
2. 变桨驱动器存在的问题和改进的方向进行分析和研究;
3. 针对问题进行优化设计,包括材料选择、结构设计、工艺优化等方面;
4. 制作实验样机进行测试,验证优化设计的效果。

本文主要采用文献调研和实验研究相结合的方法,通过查阅文献资料和实验验证,探索出最优的变桨驱动器设计方案。

三、预期研究结果
通过本文研究,预期达到以下几个方面的结果:
1. 对变桨驱动器的结构和工作原理有更全面深入的认识;
2. 发掘变桨驱动器存在的问题和可改进的方向,提出优化设计方案;
3. 提出一种更为稳定、高效、可靠的变桨驱动器设计方案;
4. 通过实验验证,证明提出的设计方案具有可行性和可靠性。

四、研究实施计划
第一年:调研文献,结合市场现状和需求,初步设计方案;
第二年:制作实验样机,并开展实验测试和数据分析;
第三年:在实验基础上,进一步优化设计,提出最终设计方案,并撰写论文。

以上是本课题的研究背景、意义、内容、方法、预期结果和实施计划的开题报告,欢迎指导老师提出宝贵意见!。

风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告

风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告

风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源需求的不断增加,清洁能源已经成为全球的一个热点话题。

风力发电作为清洁能源之一,不仅可以减少环境污染,也可以实现可持续发展。

风电机组是风力发电的核心装置,变桨系统是风电机组的关键部件之一。

变桨距根据风速的大小,通过控制桨叶角度来调整风电机组的转速,从而实现风能吸收效果的最大化。

变桨距伺服控制系统在风力发电中起着至关重要的作用,对提高风电发电效率和稳定性具有重要意义。

因此,对风电机组变桨距伺服控制系统进行深入研究,优化控制算法,提高变桨控制准确性和可靠性,对于充分发挥风力资源、提高发电能力和降低发电成本具有十分重要的意义。

二、研究内容和主要技术路线本文旨在研究风电机组变桨系统的伺服控制方法,优化控制算法,提高变桨控制准确性和可靠性。

具体内容包括以下几个方面:1. 风电机组变桨控制技术现状及问题分析。

对风电机组变桨控制技术的现状、存在的问题和局限性进行详细分析,为后续的研究奠定基础。

2. 风电机组变桨距伺服控制算法设计与仿真。

针对变桨距伺服控制过程中存在的问题,设计合适的控制算法,并实现仿真测试,验证算法有效性和控制性能。

3. 风电机组变桨距伺服控制系统硬件及软件实现。

在算法设计和仿真的基础上,通过硬件和软件实现一个完整的变桨距伺服控制系统,包括系统架构、控制器设计、通信接口等。

4. 风电机组变桨距伺服控制系统测试。

对系统进行性能测试和鲁棒性测试,并与传统的变桨控制方法进行对比,分析系统的优劣之处。

主要技术路线:参照现有的研究成果,分析风电机组变桨控制技术现状,设计风电机组变桨距伺服控制算法,完成控制系统负载仿真和实际试验,最终实现风电机组变桨距伺服控制系统的优化和升级。

三、研究计划及进度本项目主要分为以下几个阶段:第一阶段:文献调研和分析,深入了解风电机组变桨控制技术现状及问题,分析存在的局限性。

预计完成时间:1个月第二阶段:设计控制算法,完成仿真测试,验证算法的效果和控制性能。

风力发电机组变桨距控制系统的研究

风力发电机组变桨距控制系统的研究

风力发电机组变桨距控制系统的研究风力发电机组变桨距控制系统的研究近年来,随着环境问题的加剧和清洁能源的重要性逐渐凸显,风力发电作为一种潜在的可再生能源广泛应用。

风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备,而变桨距控制系统则是提高风力发电效率的重要技术手段之一。

本文将对风力发电机组变桨距控制系统的研究进行探讨,从控制系统的结构、控制策略以及实际运行效果等方面进行分析。

1. 控制系统的结构风力发电机组的变桨距控制系统主要由传感器、执行器、控制器和信号传输部分组成。

传感器用于感知风力、转速以及叶片位置等信息,将这些信息传递给控制器。

控制器根据传感器获取的信息,通过控制策略对执行器发出信号,调节叶片角度,从而实现对风力发电机组的变桨距控制。

2. 控制策略目前,常用的控制策略主要有定角度控制和最大功率控制两种。

定角度控制是通过固定叶片角度来控制风力发电机组的输出功率,通常适用于恒定风速下的风机运行。

而最大功率控制则是根据风速大小实时调整叶片角度,以实现风力发电机组在不同风速下的最佳输出功率。

最大功率控制策略可以提高风力发电机组的效率,适应不同风速环境,并降低对外部条件的敏感性。

3. 实际运行效果根据实际应用情况和研究成果分析,风力发电机组的变桨距控制系统在提高发电效率、保护设备安全方面取得了显著效果。

通过使用最大功率控制策略,风力发电机组可以根据风速变化实时调整叶片角度,充分利用风能,并在恶劣天气条件下及时响应,减轻设备负荷。

同时,变桨距控制系统的应用也大大降低了由于风电机组运行时桨叶受损引起的事故风险,增加了设备的可靠性和安全性。

4. 研究展望尽管风力发电机组变桨距控制系统已取得一定的研究进展,但仍存在一些挑战和待解决的问题。

首先,尽管最大功率控制策略可以提高发电效率,但在不同风速区间的切换问题仍需要进一步优化。

其次,传感器的稳定性和可靠性也是需要关注的焦点,特别是在恶劣环境下的应用。

另外,随着风力发电技术的发展,新型的控制策略和技术工具也需要不断研发和应用,以进一步提高风力发电机组的性能和可靠性。

风力发电机组变桨系统的优化设计

风力发电机组变桨系统的优化设计

风力发电机组变桨系统的优化设计一、引言风力发电是一种清洁、可再生的能源,受到越来越多国家的重视和广泛应用。

在风力发电站中,风力发电机组的变桨系统是其中一个重要部分,它负责调整叶片的角度来适应不同的风速和风向,以获取最大的风能转换效率。

本文将针对风力发电机组的变桨系统进行优化设计,以实现更高的发电效率。

二、变桨系统的工作原理风力发电机组的顶部装有三个或更多的叶片,在风的作用下转动。

为了在不同的风速和风向下都能高效转换风能,变桨系统起到重要作用。

变桨系统通常由电机、控制器和叶片构成,通过控制器感知风速、方向的变化,然后通过电机调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率。

三、优化设计方案1. 变桨系统感知风速和风向的精准度为了获得最佳的发电效率,变桨系统需要精确感知风速和风向的变化。

目前常用的风速传感器包括热线式、超声波式和激光式等。

优化设计中,可以选择合适的传感器,提高其精准度和可靠性,以确保系统能够准确感知风速和风向的变化。

2. 变桨系统叶片的材料选择和结构设计叶片的材料和结构对风能转换效率有着重要影响。

在优化设计中,可以选择轻量化材料和优化的叶片结构,以减小叶片的质量和空气阻力,提高风能的转换效率。

3. 变桨系统的控制策略变桨系统的控制策略直接影响到发电效率。

一种常见的控制策略是根据风速和风向的变化来调整叶片的角度,使其始终能够处于最佳的风能转换状态。

在优化设计中,可以改进控制器的算法和响应速度,提高系统的控制精度和响应性能。

4. 变桨系统的安全性设计在风力发电站中,变桨系统需要能够在恶劣的天气条件下工作,并保持良好的可靠性和安全性。

在优化设计中,需要考虑系统的抗风性能和抗冰性能,确保系统能够正常工作并不会受到外部环境的影响。

5. 变桨系统的维护和保养优化设计还需要考虑到变桨系统的维护和保养成本。

设计合理的结构和材料,以降低维护和保养的频率和成本,并提高系统的可靠性和寿命。

四、优化设计的效益通过对风力发电机组的变桨系统进行优化设计,可以实现以下几方面的效益:1. 提高发电效率优化设计可以使变桨系统更加灵敏和准确地感知风速和风向的变化,并通过调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率,从而提高发电效率。

风力发电机组变桨控制策略研究

风力发电机组变桨控制策略研究

风力发电机组变桨控制策略研究随着清洁能源的需求不断增长,风力发电作为一种环保的替代能源逐渐受到重视。

风力发电机组作为主要的发电设备之一,在发电过程中起到了关键的作用。

其中,风力发电机组的变桨控制策略对于发电效率和稳定性起着重要的影响。

本文将研究风力发电机组变桨控制策略的不同方法及其优缺点。

一、传统的风力发电机组变桨控制策略在传统的风力发电机组中,变桨控制通常采用固定角度的偏置控制策略。

该策略通过固定桨叶角度,使得风力机组在不同风速下均能以最佳状态工作。

然而,这种传统控制策略存在一些问题。

首先,固定角度无法适应不同风速下的工作状态,可能导致发电效率下降或过载。

其次,无法实现实时的调整,对于风速变化较快的情况可能响应不及时。

因此,需要研究更加智能化和灵活的变桨控制策略。

二、基于模型的风力发电机组变桨控制策略基于模型的控制策略是一种先进的风力发电机组变桨控制方法,其通过建立模型并优化控制参数来实现最佳控制效果。

其中,常见的方法包括最优控制、模型预测控制等。

这些方法能够根据实时测量的风速和机组信息,通过计算最优调整参数实现动态控制。

这样能够更好地适应不同的工作状态,提高发电效率和稳定性。

然而,这种方法需要在计算和系统建模方面投入较大的精力,同时也对控制算法的准确性有很高的要求。

三、基于智能算法的风力发电机组变桨控制策略智能算法是近年来发展较快的一种机器学习方法,可以通过数据分析和学习来优化控制策略。

在风力发电机组的变桨控制中,基于智能算法的方法如人工神经网络、遗传算法等被广泛应用。

这些方法通过学习大量的实时数据,建立复杂的模型,并通过优化算法得到最佳的控制策略。

与传统的固定角度控制相比,基于智能算法的方法可以更好地适应不同的风速和工作状态,提高发电效率和稳定性。

然而,这种方法需要较多的数据和计算能力,并且在实时性方面存在一定的挑战。

综上所述,风力发电机组变桨控制策略的研究是提高发电效率和稳定性的关键要素。

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的 日益 增 长 及 环 境 的进 一 步 恶 化 .世 界 各 国都 把 发展 可 再生 “ 色 能源 ” 为 本 国 能源 战 略 的重 点 。 绿 作
风 力 发 电是 风 能 利 用 的主 要 方 式 .近 年 来 我 国在
l z ih p e ii o to , n h up t p w r q a i s o r to I o d r t mp o e t e p we u p tq a t o aie h g — r c s n c n r l a d te o t u o e u l y i p o o . r e o i r v h o r o t u u i f o t n l y
中 图分 类 号 :M64 2 1 )9 0 4 — 3 10 一 O X(0 10 — 0 6 0
Op i ia in Re e r h o t z t s a c n AC e v . o o f m o S r om tro
A s a tD et tern o n s o wn pe ,o s blya dardn m ce et,dutbept ot lss m bt c: u o h ad m es f idsed nt t it n e y a i f c ajs l—ih cnr yt r a i o s a c o e
摘要: 由于风速 的 随机性 、 不稳 定性 及气 动 效应 的影 响 , 风 力发 电机 组变 桨 距控 制 系统 具有 非线 性 、 使 参数 时 变性 、 强耦 合等特 点 , 风力 发 电系统难 于 实现 高精度 控制 , 出电能质 量较 差 。为 改善系 统在 恒功 率输 出运 行 输 区域 内的动态 性 能 , 分析 风力 发 电系 统变 桨距 控 制研 究现 状 的基础 上 , 在 设计 了基于 交流 伺服 系统 的风 力发 电系 统变 桨距控 制器 。最后 , 用 M t bSm l k对其 进行 仿真 , 得 了较满意 的控制 效果 。 利 al /i ui a n 取 关 键词 : 力发 电 ;变桨 距 ;伺服控 制 风
Kew rs wn o e eeao ;ajs b —i h ev — nr y o d : idpw rgnrtn dut l pt ;sroc t l i ae c o o
1 引 言
风 能 是 可 再 生 能 源 中发 展 最 快 的清 洁 能 源 , 也 是 最 具 发 展 前 景 的可 再 生 能 源 。 随着 能 源 消 耗
第4 5卷 第 9期
21 0 1年 9月
电 力 电子 技 术
P w rE e t n c o e l cr is o
Vo . 1 45,No9 .
S pe e 0 e tmb r2 1 1
风 电机组交流伺服变桨系统的优化研究
张 英 ,李 少英 ,孟 明
( 河北工 业大 学 , 控制科 学与 工程学 院 ,天津 303 ) 0 1 0
g n r t n s se o e v y t m h c a e n t e i d p n e t b a e b s d p r n n g e t r c n r l e e a i y t m f AC s r o s se w ih b s d o h n e e d n l d - a e ema e t ma n t mo o o to o tc n lg . t ls ,ti i l td b t / i l k, n e r s l a c iv et i e r e e h o o y A a t i s s mu ae y Mal S mu i b a n a d t e ut c n ahe e a c r n d ge . h s a
vr l sed cntn f q ec id trie , i p prds n dutb —i h cnrl rb sd o id p w r a a e pe os t r un yw n ubns t s ae ei s ajs l p c ot l ae n wn o e i b a e h g ae t o e
Adu tbepth S se frW id T r ie j s l・i y tm o n u bn a c
ZHANG ng,LI S a — i Yi h o yng, MENG n Mi g
( e e U i r t o ehooy,Taj 0 10 hn ) H bi nv sy f Tcn l e i g i i 30 3 ,C ia nn
端 时 由于 受 垂 直 高 度 上 风 速 增 加 的影 响 。吸 收 功 率 相 差 2 %以上 ,这 使普 通 叶轮 统 一 变 桨 距 控 制 0
的优 点无 法 在 大 型 机 组 上 体 现 。独 立 桨 叶变 桨 距
控 制不但具有 普通叶轮 整体变桨 距控制 的优 点 . 且 可 很 好 地 解 决 垂 直 高 度 风 速 变 化 对 风 机 的 影 响
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