風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源,近年來得到了快速的發(fā)展。風(fēng)電為國民經(jīng)濟(jì)提供了大量的清潔能源,但也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新挑戰(zhàn)。受風(fēng)力變化的不確定性影響,風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)工作性能較差,也對風(fēng)電機(jī)組功率輸出穩(wěn)定性造成影響�，F(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)普遍存在著跟蹤風(fēng)向不及時(shí)、對風(fēng)精度不高、偏航機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作等問題。因此,論文從偏航系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元入手,對風(fēng)電機(jī)組直流電機(jī)偏航控制系統(tǒng)展開研究,從而實(shí)現(xiàn)提高偏航系統(tǒng)控制精度以及機(jī)組有功功率輸出平穩(wěn)性,降低偏航機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損、延長其使用壽命的目的。首先闡述了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成、原理及結(jié)構(gòu),介紹了風(fēng)電機(jī)組偏航系統(tǒng)工作原理,深入分析了影響偏航系統(tǒng)工作性能的主要因素,選用具有優(yōu)良調(diào)節(jié)特性的直流電機(jī)作為偏航驅(qū)動(dòng)元件;其次給出了偏航系統(tǒng)控制流程,建立了偏航位置檢測元件、偏航控制器、直流電機(jī)及偏航驅(qū)動(dòng)部分的數(shù)學(xué)模型;再次通過時(shí)域分析法與仿真計(jì)算對線性偏航控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,得出偏航控制系統(tǒng)的自然振蕩頻率及阻尼比影響的主要因素,比例增益系數(shù)Kp增大,阻尼比減小,自然頻率變大,響應(yīng)速度加快。微分增益系數(shù)Kd增大,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)平穩(wěn)性提高;最后分別對考慮人工死區(qū)、偏航制動(dòng)... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙結(jié)構(gòu)示意圖

�。�?Ｔ誦鋅刂乒δ馨?ㄏ低車鈉鴝?屯Ｖ埂?發(fā)電機(jī)連接電網(wǎng)、各種裝置的潤滑和冷卻、無功補(bǔ)償和系統(tǒng)故障監(jiān)測。運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測功能包括電壓波動(dòng)、頻率偏差、風(fēng)速波動(dòng)、機(jī)構(gòu)震動(dòng)等。安全保護(hù)功能分為微機(jī)監(jiān)測和控制及其他裝置、各部分元件的自身監(jiān)測功能。②電氣控制的組成。電氣控制主要包括成套低壓柜、補(bǔ)償裝置、整流裝置和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制裝置。2.2偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)主要功能，一是當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，使風(fēng)輪快速平穩(wěn)對準(zhǔn)風(fēng)向，將風(fēng)能最大化的利用；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組紐纜超過設(shè)定的保護(hù)閾值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)解纜。圖2-7風(fēng)力發(fā)電偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-7Schematicdiagramofwindpoweryawsystemstructure偏航系統(tǒng)

2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)23圖2-16風(fēng)向傳感器實(shí)物圖Fig.2-16Physicalpictureofwinddirectionsensor風(fēng)向標(biāo)的重心點(diǎn)固定于垂直軸上。當(dāng)氣流流過時(shí)，風(fēng)向邊兩端壓力不一致時(shí)，使風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，顯示風(fēng)向。金屬風(fēng)向標(biāo)由風(fēng)標(biāo)、風(fēng)輪、尾翼、動(dòng)桿、主桿、底座等六部分組成。風(fēng)向標(biāo)通常安裝在機(jī)艙頂部的兩端,以檢測風(fēng)向和機(jī)艙中心線之間的偏離角度。(2)偏航控制器偏航控制系統(tǒng)包括PID控制器及被控制對象[47]，控制器計(jì)算給定值與系統(tǒng)實(shí)際輸出值之間的誤差，然后將誤差的比例、微分線性相加，以形成控制量，從而實(shí)現(xiàn)對控制目標(biāo)的控制。①比例環(huán)節(jié)：按比例反映控制系統(tǒng)的偏差信號e。當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，控制器會(huì)立即產(chǎn)生減小偏差的控制效果。比例增益越小，調(diào)節(jié)速度越慢。比例增益越大，控制量越大，調(diào)整過程就越快，但是Kp值過高會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)過渡，甚至?xí)瓜到y(tǒng)振蕩。②積分環(huán)節(jié)：作用是降低靜態(tài)誤差對系統(tǒng)的影響，增加系統(tǒng)的控制精度，Ki越大，積分調(diào)節(jié)幅度越大，調(diào)節(jié)速度越快，反之亦然，Ki不能太大，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定③微分環(huán)節(jié)：調(diào)節(jié)量與微分控制屬于正比關(guān)系，可以反映偏差信號的發(fā)展動(dòng)向，并在偏差信號的值變得太大以至于無法加快系統(tǒng)響應(yīng)之前引入早期校正信號，減少調(diào)整時(shí)間。Kd越大，調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，但是如果Kd太大，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。(3)偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)偏航驅(qū)動(dòng)裝置是偏航控制系統(tǒng)的的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)艙圍繞著塔筒的軸線旋轉(zhuǎn)。要求旋轉(zhuǎn)時(shí)啟動(dòng)較平穩(wěn)，且旋轉(zhuǎn)勻速無振動(dòng)。減速裝置有兩種方式，一種是利用行星減速器來完成，另一種是利用渦輪桿與行星減速器構(gòu)成。偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直流電機(jī)、齒輪減速器、機(jī)艙。①偏航電機(jī)的選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)自身具有大機(jī)械慣量小阻尼的特征，并且要求偏航電機(jī)平滑調(diào)速和較大的啟動(dòng)力


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