風力發(fā)電作為一種清潔能源,近年來得到了快速的發(fā)展。風電為國民經濟提供了大量的清潔能源,但也給電網的安全穩(wěn)定運行帶來新挑戰(zhàn)。受風力變化的不確定性影響,風電機組偏航控制系統(tǒng)工作性能較差,也對風電機組功率輸出穩(wěn)定性造成影響�，F(xiàn)有風電機組偏航控制系統(tǒng)普遍存在著跟蹤風向不及時、對風精度不高、偏航機構的頻繁動作等問題。因此,論文從偏航系統(tǒng)驅動單元入手,對風電機組直流電機偏航控制系統(tǒng)展開研究,從而實現(xiàn)提高偏航系統(tǒng)控制精度以及機組有功功率輸出平穩(wěn)性,降低偏航機構的機械磨損、延長其使用壽命的目的。首先闡述了風力發(fā)電系統(tǒng)的組成、原理及結構,介紹了風電機組偏航系統(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)良調節(jié)特性的直流電機作為偏航驅動元件;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、直流電機及偏航驅動部分的數(shù)學模型;再次通過時域分析法與仿真計算對線性偏航控制系統(tǒng)進行分析研究,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,響應速度加快。微分增益系數(shù)Kd增大,系統(tǒng)動態(tài)響應平穩(wěn)性提高;最后分別對考慮人工死區(qū)、偏航制動... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

風力發(fā)電機艙結構示意圖

堋Ｕ?Ｔ誦鋅刂乒δ馨?ㄏ低車鈉鴝?屯Ｖ埂?發(fā)電機連接電網、各種裝置的潤滑和冷卻、無功補償和系統(tǒng)故障監(jiān)測。運行狀態(tài)監(jiān)測功能包括電壓波動、頻率偏差、風速波動、機構震動等。安全保護功能分為微機監(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、補償裝置、整流裝置和系統(tǒng)轉速控制裝置。2.2偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)主要功能，一是當風向發(fā)生變化時，使風輪快速平穩(wěn)對準風向，將風能最大化的利用；二是當風力發(fā)電機組紐纜超過設定的保護閾值時，風力發(fā)電機組將自動解纜。圖2-7風力發(fā)電偏航系統(tǒng)結構示意圖Fig.2-7Schematicdiagramofwindpoweryawsystemstructure偏航系統(tǒng)

2風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)23圖2-16風向傳感器實物圖Fig.2-16Physicalpictureofwinddirectionsensor風向標的重心點固定于垂直軸上。當氣流流過時，風向邊兩端壓力不一致時，使風向標隨風轉動，顯示風向。金屬風向標由風標、風輪、尾翼、動桿、主桿、底座等六部分組成。風向標通常安裝在機艙頂部的兩端,以檢測風向和機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]，控制器計算給定值與系統(tǒng)實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，從而實現(xiàn)對控制目標的控制。①比例環(huán)節(jié)：按比例反映控制系統(tǒng)的偏差信號e。當出現(xiàn)偏差時，控制器會立即產生減小偏差的控制效果。比例增益越小，調節(jié)速度越慢。比例增益越大，控制量越大，調整過程就越快，但是Kp值過高會導致調節(jié)過渡，甚至會使系統(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，積分調節(jié)幅度越大，調節(jié)速度越快，反之亦然，Ki不能太大，否則會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定③微分環(huán)節(jié)：調節(jié)量與微分控制屬于正比關系，可以反映偏差信號的發(fā)展動向，并在偏差信號的值變得太大以至于無法加快系統(tǒng)響應之前引入早期校正信號，減少調整時間。Kd越大，調節(jié)能力越強，但是如果Kd太大，可能會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。(3)偏航驅動系統(tǒng)偏航驅動裝置是偏航控制系統(tǒng)的的執(zhí)行機構，偏航電機驅動機艙圍繞著塔筒的軸線旋轉。要求旋轉時啟動較平穩(wěn)，且旋轉勻速無振動。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成。偏航驅動系統(tǒng)包括直流電機、齒輪減速器、機艙。①偏航電機的選擇風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)自身具有大機械慣量小阻尼的特征，并且要求偏航電機平滑調速和較大的啟動力


本文編號：3094776