風(fēng)力發(fā)電機(jī)組步進(jìn)式電動(dòng)變漿距控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑的不斷增大，風(fēng)輪葉片剛度下降，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)出力反應(yīng)遲緩、波動(dòng)幅度增大。特別是在高風(fēng)速工況下，風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與有功功率調(diào)節(jié)性能不佳，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組有功輸出的穩(wěn)定，從而對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性造成不利影響。在此情況下，風(fēng)切效應(yīng)和塔影效應(yīng)的凸顯，不僅葉片自身載荷分布不均，而且風(fēng)輪各葉片受力不平衡，引起風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙及塔架發(fā)生振動(dòng)，易造成疲勞破壞，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組壽命和安全。為了降低風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)及有功功率輸出的波動(dòng)，大型風(fēng)電機(jī)組均采用變

2、槳控制方法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)功率控制器一般采PI控制策略，而目前對(duì)于抑制功率波動(dòng)的研究主要集中在控制策略方面。針對(duì)這一問(wèn)題，本文采用步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)作為變槳控制系統(tǒng)的放大執(zhí)行元件，從變獎(jiǎng)系統(tǒng)自身的控制性能入手，從而改善風(fēng)電機(jī)組有功輸出的穩(wěn)定性。
　　首先，對(duì)風(fēng)電機(jī)組幾種變槳控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，分析了步進(jìn)電機(jī)的主要特點(diǎn)，給出了步進(jìn)式電動(dòng)變槳控制系統(tǒng)原理方案；其次，對(duì)風(fēng)力機(jī)基本工作原理，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性，變槳控制方法及其特點(diǎn)進(jìn)行了闡述；并建立了

3、風(fēng)力機(jī)、永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)、變流裝置等數(shù)學(xué)模型。再次，采用PSCAD/EMTDC對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行仿真建模，分別對(duì)直流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到階躍風(fēng)速下槳距角和功率變化曲線。通過(guò)對(duì)比得出：由于步進(jìn)電機(jī)靜態(tài)力矩大，受負(fù)載變化影響小，能夠降低負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。最后，選取以西門(mén)子可編程控制器S7系列224X P C P U模塊、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等硬件，在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬步進(jìn)式電動(dòng)變槳系統(tǒng)控制性能實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，步進(jìn)