风力发电变桨距控制技术研究

在能源消耗日益增长并濒临枯竭,环境污染日渐严重的今天,作为可再生绿色能源的风能成为世界各国普遍重视的能源。风力发电机组控制技术也迅速发展,其中变桨距控制越来越受到重视。因此,开展对风力机变桨距控制及其执行机构的研究具有重要的意义。 本文首先从变桨距风力机空气动力学研究入手,分析了变桨距控制的基本规律。随后建立了风电机组的数学模型,由于风电机组具有多变量、非线性等特点,传统的PID控制器在风力发电的变桨距控制中难以获得较理想的控制效果,所以对采用模糊控制和PID控制相结合的模糊PID变桨距控制进行了研究,设计了变桨距参数自调整模糊PID控制器,通过仿真表明了这种变桨距控制可以取得较好的控制效果。 独立变桨距控制也是变桨控制的一种重要方法。由于风速在空间上分布是不均的,导致了统一变桨距控制在桨叶受力状况和风能捕获上又所欠缺。本文建立了风速的空间模型,在参数自调整模糊PID统一变桨距控制的基础上,提出了基于桨叶受力加速度权系数分配和基于桨叶方位角权系数分配两种独立变桨距控制算法,并通过仿真验证了这两种控制算法对改善桨叶受力情况和稳定功率输出的有效性。 最后对电动变桨距系统进行了分析和设计。介绍了电动变桨距系统的结构,建立了电动变桨距永磁同步电机的数学模型,对整个电动变桨距伺服控制系统进行了分析,对电动变桨距伺服控制系统的硬件和软件进行了设计。