發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 23:22

【摘要】： 隨著世界各國(guó)對(duì)能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，煤炭、石油等常規(guī)能源的逐漸枯竭，以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，，人類越來(lái)越重視可再生能源的利用，作為綠色能源的風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也成為各國(guó)學(xué)者競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在風(fēng)力機(jī)的大型化、變槳距控制、變速恒頻等先進(jìn)風(fēng)電技術(shù)的研究方面還存在較大的差距。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的大型化，變槳距控制風(fēng)力發(fā)電技術(shù)因其高效性和實(shí)用性正受到越來(lái)越多的重視。因此，開展對(duì)風(fēng)力機(jī)變槳距控制系統(tǒng)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究具有重要的意義。 本文以變槳距控制系統(tǒng)中控制器的研究為切入點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)控制系統(tǒng)展開了研究。首先對(duì)風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)和變槳距控制過(guò)程進(jìn)行了探討，為系統(tǒng)控制策略的研究提供理論基礎(chǔ)，并通過(guò)控制系統(tǒng)的機(jī)理模型仿真，驗(yàn)證了理論的合理性。隨后，考慮到風(fēng)力機(jī)變槳距控制系統(tǒng)復(fù)雜、多變量、非線性和不確定的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)難以獲得比較理想的效果以及智能控制技術(shù)(如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)研究中的應(yīng)用，提出了采用模糊控制和PID控制技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在研究過(guò)程中，設(shè)計(jì)了兩種模糊PID控制器：模糊PID閾值控制器和參數(shù)模糊自調(diào)整PID控制器，并對(duì)兩種模糊PID控制器進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與分析，通過(guò)控制系統(tǒng)辨識(shí)模型對(duì)控制器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，和采用單一的PID控制或模糊控制比較，上述兩種控制器改善了系統(tǒng)的控制效果，說(shuō)明采用該控制方式的可行性。 最后，針對(duì)現(xiàn)今開展風(fēng)力機(jī)的機(jī)械部分相關(guān)研究很少的情況，對(duì)變槳距機(jī)構(gòu)也進(jìn)行相應(yīng)的研究。本文引入虛擬樣機(jī)技術(shù)，應(yīng)用Pro／E軟件建立變槳距機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體模型，利用Pro／E和ADAMS之間的無(wú)縫連接軟件M／Pro，將機(jī)構(gòu)模型導(dǎo)入ADAMS軟件中，對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，為風(fēng)力機(jī)的機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一種可行的方法。
【圖文】：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的樣式雖然很多，但其原理和結(jié)構(gòu)大同小異，主要由以下幾部分組成:風(fēng)輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(主軸、增速箱等)、發(fā)電機(jī)、機(jī)座和塔架、調(diào)速器、調(diào)向器及制動(dòng)器等，如下圖2一1所示。圖2一1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)圖風(fēng)輪一般由兩至三個(gè)葉片和輪毅組成，輪毅是風(fēng)輪的樞紐以及槳葉根部與傳動(dòng)軸的連接件，也是控制槳葉的槳距角所在。從槳葉傳來(lái)的動(dòng)力，通過(guò)輪毅傳遞到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，再傳到風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最后并入電網(wǎng)。在很多情況下，風(fēng)力機(jī)不論風(fēng)速如何變化，轉(zhuǎn)速總保持恒定或不超過(guò)某一限定值，為此采用了調(diào)速或限速裝置。調(diào)速或限速裝置從原理上來(lái)看分為三類:一類是使風(fēng)輪偏離主風(fēng)向，另一類是利用氣動(dòng)阻力，第三類是改變槳葉的槳距角。

圖2一4變槳距風(fēng)力機(jī)特性曲線由公式(2一13)和(2一14)，利用Matlab建立其數(shù)學(xué)模型，得變槳距風(fēng)力機(jī)特性曲線(乓一兄)如上圖2一4，從圖中可歸納以下兩點(diǎn):(l)對(duì)于某一固定槳葉槳距角刀，存在唯一的風(fēng)能利用系數(shù)最大值q~;(2)對(duì)于任意的尖速比兄，槳葉槳距角刀=0o下的風(fēng)能利用系數(shù)q相對(duì)最大。隨著槳葉槳距角刀的增大，風(fēng)能利用系數(shù)q明顯減小。以上兩點(diǎn)為風(fēng)力機(jī)變槳距控制提供了理論基礎(chǔ):在風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，槳距角刀=0o，通過(guò)變速恒頻裝置，根據(jù)風(fēng)速變化改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速使風(fēng)能利用系數(shù)恒定在q~，捕獲最大風(fēng)能，并輸出電能頻率不變;在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TK83

【引證文獻(xiàn)】

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1 付冬梅;李彤;房俊龍;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓變槳距控制系統(tǒng)的研究[J];電力學(xué)報(bào);2012年03期

2 錢江海;謝源;焦斌;;基于PLC的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)[J];上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào);2011年05期

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3 李緩;大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

4 葉旺盛;垂直軸風(fēng)力機(jī)錐齒輪式變槳距結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

5 朱超杰;硅鋼卷包裝機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2011年

6 吉小康;風(fēng)力發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

7 孫傳華;電動(dòng)變槳的自適應(yīng)控制研究[D];蘭州交通大學(xué);2010年

8 梁永興;電動(dòng)變槳系統(tǒng)的無(wú)模型自適應(yīng)控制研究[D];蘭州交通大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2660989