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帶增益調(diào)度的風(fēng)力發(fā)電變槳距控制研究

2009-04-15 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):3359

    現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電興起于20世紀(jì)70年代,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,從最初的定槳距到現(xiàn)在的變槳距,從恒速恒頻到如今的變速恒頻,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已較為成熟,基本實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從能夠向電網(wǎng)供電到理想地向電網(wǎng)供電的最終目標(biāo)。

       近年來(lái)變槳距機(jī)組逐漸成為風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型,變槳距是指安裝在輪轂上的葉片可以借助控制技術(shù)改變其槳距角的大小,從而改變?nèi)~片氣動(dòng)特性,使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善,并使風(fēng)力機(jī)在高風(fēng)速時(shí)可以輸出更多功率且使輸出功率更加平穩(wěn)。槳距角的控制量可以是風(fēng)速、機(jī)組輸出功率或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,由于精確測(cè)量風(fēng)速十分困難,本文選擇一種由機(jī)組的輸出功率來(lái)控制槳距角的控制策略,通過(guò)仿真驗(yàn)證了這種控制策略的可行性,然后引入一種帶增益調(diào)度控制的控制策略,仿真證明這種控制策略可達(dá)到更好的控制效果。

l 變槳距控制原理
    變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制主要通過(guò)兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn):在額定風(fēng)速以下時(shí),保持最優(yōu)槳距角不變,采用最大功率跟蹤法(MPPT),通過(guò)變流器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化,使風(fēng)能利用系數(shù)保持最大,風(fēng)機(jī)一直運(yùn)行在最大功率點(diǎn);在額定風(fēng)速以上時(shí),通過(guò)變槳距系統(tǒng)改變槳距角來(lái)限制風(fēng)輪獲取能量,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持在額定功率發(fā)電。而對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí),由于其槳距角不能改變,只能通過(guò)風(fēng)機(jī)的失速特性來(lái)降低風(fēng)能的吸收,因此在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)不能維持額定功率輸出,輸出功率反而會(huì)下降。
    下面的公式是風(fēng)速為V1時(shí)風(fēng)輪捕獲的風(fēng)能P,其中P為空氣密度,S為風(fēng)輪掃掠面面積,CP為風(fēng)能利用系數(shù),它是葉尖速比λ和槳距角β的函數(shù)。


    由以上幾個(gè)式子可以得到變槳距風(fēng)力機(jī)的(CP一β)特性曲線(xiàn),見(jiàn)圖1。

【延伸閱讀】

標(biāo)簽:

閱讀上文 >> 國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)商發(fā)展策略
閱讀下文 >> 模糊控制在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)中應(yīng)用的研究

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