高精度位置伺服控制風力機變槳距研究.pdf

1、風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，作為風能利用最主要形式的風力發(fā)電成為各國競相研究的熱點。變槳距風力機以其能最大限度地捕獲風能、輸出功率平穩(wěn)等優(yōu)點，日益成為風力機的主流機型，變槳距控制技術(shù)亦是當今兆瓦級風電機組控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對兆瓦級風電機組電動變槳距控制進行了較為全面的理論分析和仿真、試驗驗證。 首先，綜述了風電機組的工作原理及其控制技術(shù)的發(fā)展，提出了本課題的主要研究內(nèi)容。在風力機槳葉空氣動力學分

2、析的基礎(chǔ)上，對變槳距控制過程進行了研究，分析了風電機組不同運行階段變槳距機構(gòu)所起的作用，推導出變槳距風力機的控制策略。通過對變槳距風力機的建模及仿真分析，驗證了變槳距控制策略的合理性。 其次，設(shè)計了電動變槳距執(zhí)行機構(gòu)，通過槳葉驅(qū)動力等關(guān)鍵參數(shù)的計算對變槳距執(zhí)行機構(gòu)的主要部件進行了選型，在此基礎(chǔ)上對電動獨立變槳距單槳葉控制系統(tǒng)進行研究。通過對單槳葉位置控制系統(tǒng)的研究，包括控制原理、執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計、控制器參數(shù)整定等，表明了獨立變槳距控

3、制方案的可行性，同時也為多槳葉協(xié)調(diào)控制的研究奠定了基礎(chǔ)。 最后，針對傳統(tǒng)獨立變槳距控制存在的增加成本、控制信號協(xié)調(diào)性差的問題，提出了虛擬主軸同步控制基礎(chǔ)上的方位角權(quán)系數(shù)調(diào)整方案，該方案既保證了各槳葉在變槳過程中協(xié)調(diào)一致性的增強，又兼顧了不同空間位置槳葉最佳槳距角控制的原則。在此基礎(chǔ)上，建立了獨立變槳距控制系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型，通過典型位置測試信號對控制系統(tǒng)的性能進行了詳細的比較分析，并通過地面模擬試驗臺對電動變槳距控制進行了研究。