大型風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析及變槳距離控制研究.pdf

1、風(fēng)能作為可再生能源，越來(lái)越受到人類的重視。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的主要形式，變速變槳型風(fēng)力機(jī)是目前兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)的主流機(jī)型。風(fēng)輪的氣動(dòng)性能直接決定風(fēng)力機(jī)功率輸出的大小；在高風(fēng)速階段，變槳距控制是功率控制的主要方式，它能夠使風(fēng)力機(jī)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。因此，本文進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的分析及變槳距控制的研究。主要內(nèi)容如下：
　　 首先，基于葉素理論，用優(yōu)化了的誘導(dǎo)因子方法求出葉片沿葉展方向上各個(gè)葉素的弦長(zhǎng)和扭角。應(yīng)用Profili翼型軟件獲得所

2、選翼型的形狀數(shù)據(jù)和性能參數(shù)。通過(guò)坐標(biāo)變換，獲得各個(gè)葉素的空間坐標(biāo)，并用Solidworks進(jìn)行了三維建模。
　　 其次，將動(dòng)量定理和葉素理論結(jié)合，推導(dǎo)出關(guān)于影響葉片氣動(dòng)性能相關(guān)參數(shù)的表達(dá)式。在考慮風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了葉片關(guān)于慣性坐標(biāo)系的坐標(biāo)系統(tǒng)，將風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣動(dòng)性能的影響引入氣動(dòng)性能的計(jì)算，應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，獲得葉尖速比、安裝角等對(duì)風(fēng)能利用系數(shù)的影響關(guān)系。分析結(jié)果表明，在最優(yōu)葉尖速比處，風(fēng)能利用系數(shù)最

3、大；安裝角大小的變化對(duì)功率影響明顯。同時(shí)，也為后續(xù)變槳距控制器的設(shè)計(jì)提供理論數(shù)據(jù)。
　　 再次，基于機(jī)理法建立風(fēng)力機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而建立整機(jī)數(shù)學(xué)模型。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型的非線性比較強(qiáng)，因此應(yīng)用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模塊，為變槳距控制提供整機(jī)模型。
　　 最后，通過(guò)風(fēng)輪的氣動(dòng)性能分析結(jié)果，給出風(fēng)力機(jī)的控制策略。由于風(fēng)能利用系數(shù)與槳距角大小的關(guān)系是非線性的，因此應(yīng)用模糊PID參數(shù)整定控制方法