风力发电技术讲座(二)风力机的工作原理

1 升力与阻力 当气流流经如图1所示的翼型叶片时，叶片上面气流速度增高，压力下降，叶片下面几乎保持原来的气流压力，于是叶片受到了向上的作用力F。此力可分解成与气流方向平行的力FX（称为阻力）和与气流方向垂直的力FY（称为升力）。     

并网型风电机组通用控制技术

以FD24-200型国产化并网风力发电机组为例,阐述了控制系统通用设计思路和构成特点.系统综合运用了工控机技术、图像显示技术、数据通讯技术,在单机控制的基础上,能与中央计算机乃至计算机网络相联系,便于实现最佳化运行和科学化管理.     

蓄电型风力发电机控制方式的探讨

本文以我校自行砰制的ＦＤ７—５型５ｋＷ风力发电机为例，介绍了蓄电型独立运行的风力发电机继电器控制和微机控制两种控制方式，目的在于探讨哪种方式更实用、更可靠、更经济、更便于机组商品化。文中还给出了选择控制方式的基本原则和一般方法。     

Profibus-DP在MW级风力发电机组控制系统中的应用

介绍了MW级风力发电机组控制系统设计要求及工业现场总线控制系统的特点。在此基础上提出了在MW级风电机组主控制器与变频器和液压系统之间通过Profibus-DP总线构成现场总线控制系统的方案,并详细论述了该方案中Profibus-DP网络的构成、组态、参数设置和通讯程序的编制。     

并网型风电机组智能控制技术

采用计算机分布式控制系统,嵌入智能策略,实现并网风电机组无人值守全自动运行．该系统适用于国产化２００～６００ｋＷ风电机组的控制,亦可作为国外同类机型控制系统的替代产品．     

双馈变速恒频风电机组的功率特性

针对在风电机组完成设计之前,需要对机组输出功率性能作出预测的问题,介绍了双馈变速恒频风电机组的系统模型,包括风速、风轮、发电机和变频器的数学模型;根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线,研究双馈发电机的稳态特性、功率关系;基于SUT 1500风机模型的参数,利用MATLAB软件仿真机组的功率输出特性.研究结果表明,对于双馈变速恒频风电机组,在低于发电机额定转速时,通过调节功率因数,可以实现机组的最大功率输出,提高机组的运行效率和性能,给机组的控制方案设计提供了参考.     

直驱风电机组变速恒频的控制策略

为了实现变速恒频的控制目的,从空气动力学的基础理论 入手,分析了风力发电机组运行时的最大风能追踪原理,通过构建风机受力模型,推导出理 论风能利用系数.着重分析了变速恒频控制原理及运行方式,提出了可靠的控制策略,通过 在不同风速下对风机转速和功率曲线关系图的分析比较,得出一条最佳功率曲线,控制风机 沿着该条曲线运行便可获得最大输出功率.     

基于前馈补偿方位角权系数的分程独立变桨距控制研究

依据风速特性及桨叶的空气动力学分析得到独立变桨距控制的基本控制规律,提出基于前馈补偿的方位角权系数分程独立变桨距控制,此控制方法采用方位角权系数分配分别对3个桨叶的桨距角进行调整,实现独立变桨距控制,然后根据前馈补偿理论对变桨距过程进行分程独立变桨距控制。在Matlab中进行仿真。仿真结果表明,该控制方法不仅可实现风力机的独立变桨,在稳定输出功率的同时减小桨叶的拍打振动,且可避免由于全程独立变桨距桨叶调节频繁所引起的电动变桨执行电机因过热损坏的问题。控制方法简单,更适合用于独立动作的电动变桨距执行机构。     

基于转矩观测的非线性最大风能追踪控制

针对非线性的风电系统,设计了基于耗散系统理论框架的L2范数优化鲁棒速度控制器,能够有效地提高系统的鲁棒性和快速性,但是不断变化的气动转矩限制了其实际应用。为了克服气动转矩突变对风电系统的不良影响,设计了一个自适应的转矩观测器,在线辨识系统转动惯量,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了系统的抗干扰能力。以1.5 MW直驱永磁风电机组作为研究对象,进行了仿真和实验研究,结果表明该控制策略可以实现快速的风速跟踪,并且对于干扰具有较强的鲁棒性。     

基于单神经元权系数的风电机组独立变桨控制

针对风电机组大型化造成风轮受风剪切效应不良影响的问题,提出了采用模糊PID功率控制器与单神经元动态权系数分配的独立变桨距控制方案。使用Matlab软件对该方案应用于1 MW双馈型风电机组独立变桨距的运行工况进行仿真研究。仿真结果显示,独立变桨距控制方案在保证机组输出功率稳定的前提下,显著改善了风机叶片与风轮承受的轴向不平衡气动力的幅值与波动,进而降低了机组运行过程中受到的气动疲劳载荷,有助于延长机组寿命。