距角
- 考虑不变桨风速范围的风电机组有功功率控制
因仅利用了零度桨距角风轮的被动变速,RSC 方法会在风速升高或电网功率指令降低时退化为只依赖变桨调节的恒转速控制。为此,文献［9］提出了集成变速-变桨APC（下文简称IAPC）,通过利用任意桨距角风轮被动变速应对风速波动,有效减少了变桨动作。类似地,文献［14］提出的分段桨距控制也具有利用任意桨距角风轮被动变速的效果。总结现有被动变速APC 方法,桨距角调节均发生在风轮转速达到转速边界时,均为限转速控制。这使得桨距角设定与风速、风电机组动态和反馈控制器有关
电力系统自动化 2023年3期2023-02-27
- 高湍流低风速下风电机组主动减载控制策略研究
略，即通过增加桨距角以减少风能利用率，完成减载[4];三是超速控制与桨距角控制相结合的减载运行策略[5]。其中主流减载策略为优先超速后续变桨的控制方式，即先在额定转速以下使转子超速达到减载的目的，转子转速达到额定转速后继续通过增大桨距角的方式降低输出功率。该方法充分利用了超速减载控制快速性的特点，辅以变桨减载，实现全风速段的减载。以上主动减载控制策略对于西部较为平稳的风速可以较好地完成对风电机组的减载。但面对东部地区湍流强度较大的风速，由于超速控制风速段的
电气自动化 2022年6期2022-12-17
- 电动变桨电磁制动器损坏典型案例分析
，电动变桨系统桨距角控制精度高，气候适应性好，受温度影响小，维护方便，国内的风力发电机组大多采用了电动变桨距方式。1 电动变桨系统简介电动变桨在驱动方式上主要有减速器驱动与变桨轴承相连接的齿形带进行变桨和减速器小齿驱动变桨轴承内齿圈进行变桨两种方式，电动变桨系统一般包括变桨控制器，伺服电动机驱动器，变桨伺服电机，变桨减速器，后备电源，传感器等，其中传感器主要包括接近开关，限位开关，旋转编码器，变桨系统工作时，变桨控制器根据风电机组主控所给的位置或速度指令控
科技风 2022年34期2022-12-14
- 风力发电变桨距模糊自适应PID控制
风速过大时，其桨距角保持不变，只能依靠叶片进入失速状态，以此使升力不随风速的增大而增大，达到限制发电机输出功率的目的，但这对叶片的制造工艺有着很高的要求，还会出现超负荷现象，让风力发电机组的疲劳损坏加速。而变桨距控制技术可以使桨距角随着风速的变化而改变，能够使风机在恒功率状态下运行，如今已被世界各国广泛应用。吴俊鹏等采用传统PID控制器，提前设定好PID控制器的kp，ki，kd参数，以此来控制桨距角的大小，但在运行过程中，PID控制器的参数是固定不变的。目
科技创新与应用 2022年33期2022-11-21
- 计及发电量损失的风电机组调频自适应控制策略研究
转子速度控制、桨距角控制以及单台和多台之间的协调控制能力。文献[4]提出了基于惯性控制比例控制方法进行频率调节，结合变桨距角控制来整定出风电机组静态调差系数的频率控制策略，并采用虚拟惯性控制策略实现系统频率的调整。1 一次调频下垂特性风电在整个电力系统中的占比不断上升，因此各地政策标准要求风力发电具备参与一次调频能力。在电网频率变化超过一定范围时，风电机组需按照预设的下垂特性曲线自动增加或降低风电机组出力来参与系统一次调频，风电机组一次调频下垂特性曲线如图
机电信息 2022年20期2022-11-07
- 小型变桨风力机启动性能研究
仅可以通过改变桨距角提高风能利用率，还可以实现大风条件下控制输出功率、降低风轮运行载荷。此外，启动过程中采用较大正桨距角可以产生大的启动力矩，有助于改善低风速下的启动性能[3-4]。Afshar等[5]以翼弦分布、扭角和壳体厚度为变量，功率系数和起动时间的组合为目标函数，采用遗传算法结合叶素动量理论求解叶片几何形状，结果表明通过合理设置叶片弦长、扭角等参数可以缩短风力机起动时间，同时保证功率系数小幅下降。唐新姿等[6]采用多目标遗传算法进行全局优化，以提高
动力工程学报 2022年10期2022-10-19
- 基于数据驱动的风电机组最优桨距角 辨识方法
位于0°是最优桨距角位置；此时，风能利用系数达到最大，输出功率最大[2]。然而，受叶片安装误差、机组外界运行环境变化等因素影响，机组运行时会发生最优桨距角与理论桨距角不一致的情况，从而造成风能利用率的下降；所以，需要对最优桨距角的位置（可正可负）进行研究[3]。辨识最优桨距角，对提升风电机组发电量具有一定的价值和意义。为快速找到风电机组最优桨距角，文献[4]提出了一种自寻优算法。由于用该方法构造的桨距角评价函数不具有稳定性，所以当风速波动剧烈时，得到的结果
电力科学与工程 2022年9期2022-10-10
- 基于风力发电机组叶根载荷变换桨距角反馈线性化的独立变桨控制策略研究
片根部载荷变换桨距角反馈线性化变桨距控制原理1.1 控制思想叶轮在旋转过程中,会受到各种力的影响,受力非常复杂,所受到的各种载荷通过叶根作用到了轮毂,一般情况下,风机受到的载荷有两种,分别是动态载荷和静态载荷。 静态特性的载荷变化比较缓慢或者不变化,对风力发电机组的影响较小,可以忽略不计,在风机设计和制造的过程中,可以通过对风机结构的优化等方式来消除静态载荷。 运行中的风力发电机,叶片受到自然风、风切变、突变的风等会产生动态载荷,动态特性的载荷随时间变化,
无线互联科技 2022年11期2022-08-18
- 考虑风速差异的风电场减载方案与一次调频策略
过超速减载和变桨距角减载的方式留出备用功率。 文献[16-17]根据风速差异制定了超速和变桨距角减载策略,低风速下的风机仅采用超速法,中风速下的风机采用超速和变桨距角结合的方法,高风速下的风机则采用变桨距角法,然而在减载中各台风机承担相同的减载率,未考虑到不同风速下风机减载能力的差异性。 文献[18]指出风速越低,风机通过超速的方式提供的减载率越大。 文献[19]则根据风速的差异,优先选择低风速下的风机进行超速减载操作,但超速减载的风机均运行于最大转速处,
电力建设 2022年7期2022-07-04
- 基于差分进化-模糊PID的风电机组变桨复合控制策略
通过调整桨叶的桨距角，改变气流对叶片的攻角，从而改变风电机组的风能捕获率，使其输出功率保持稳定。由于风速变化随机性较大，PID 控制往往不能保证系统的鲁棒性。为了改善风电机组运行性能，文献［4］提出了一种预报-校正变桨控制策略，该控制策略在高风速时可以降低变桨动作频率，改善风电机组运行性能；文献［5］提出了一种新型的异步变桨控制策略，有效地减少了风轮转矩的波动；文献［6］提出将模糊控制与Smith 预估补偿控制相结合构成模糊Smith预估控制方法，实现了风
浙江电力 2022年5期2022-06-07
- 一种风电机组偏航振动故障的诊断与分析*
时，若叶片三个桨距角相同，三个叶片具有相同的气动特性，则有Fx1=Fx2=Fx3和a1=a2=a3。由式(1)可求得偏航转矩Mz=0。但是，若三个叶片桨距角出现偏差，即三个桨距角不同时，各叶片的气动特性就有所不同，图3为不同桨距角对应的推力系数曲线。当桨距角增大时，叶片的推力系数明显减小，这种风轮气动不平衡现象在三只叶片之间产生推力差，随着风轮的不断转动会造成偏航转矩的剧烈波动，对偏航机构产生冲击载荷。当这一推力差产生的附加偏航转矩动载荷超过偏航制动器的摩
机械工程与自动化 2022年2期2022-05-25
- 减载运行双馈风力发电机参与系统调频的多风速段变系数控制策略
子超速控制和变桨距角控制[2]。对于最大功率运行状态的风机，转子转速的增大或减小都能降低风机出力，但减速运行的风机不利于系统稳定，所以一般采用转子超速控制实现减载[3]。文献[4]分析了转子超速控制的减载能力，指出其适用范围受风机最大转速限制；文献[5]采用变桨距角控制，通过增大桨距角实现风机的减载运行；文献[6]将转子超速控制和变桨距角控制结合使用，对于不同的风速采用不同的控制方法，充分利用转子超速和变桨距角控制的优势。针对DFIG 减小系统惯量的问题，
自动化与仪表 2022年3期2022-03-28
- 新型变桨风力机结构设计与性能分析
要求，若各叶片桨距角在变桨过程中不一致，将由于气动载荷不平衡造成风力机振动，严重时还可能危及机组运行安全，因此，需要额外安装角位计或其它位置传感器，将桨叶位置传输给变桨控制器，以保证各叶片在变桨过程中桨距角保持一致，避免气动不平衡造成的危害。本文所设计的新型变桨调节方式由一推杆及同步叉带动齿轮齿条传动机构在轮毂内导向台作用下实现各叶片同步变桨，不需要额外的桨距角位置传感器，变桨过程中自动实现同步变桨，结构简单可靠。轮毂内部调节机构安装示意图如图2所示。图2
可再生能源 2022年3期2022-03-21
- 风电机组叶片桨距角安装偏差故障诊断
数据来确定叶片桨距角安装偏差和质量不平衡的检测办法，但该方法在实际操作中较为麻烦。刘强[7]针对风电机组变桨系统的各类故障，提出了一种基于支持向量机的故障诊断方法。An等[8]提出利用无线传感器的远程监控系统来对风轮不平衡进行识别，但该方法成本较大，不利于提升机组的整体经济性。Kusnick等[9]采用FAST软件对一台5 MW海上风力机质量不平衡和桨距角安装偏差引起的气动不平衡进行建模和仿真分析。Bae等[10]也发现由于风轮的气动不平衡故障，导致塔架和
动力工程学报 2022年2期2022-02-23
- 基于最优桨距计算的风力发电机组控制系统设计
风速以下将叶片桨距角设置为常量，未充分利用叶片在不同叶尖速比下的风能转换效率。本文在上述研究的基础上提出了一种基于风速估计的风电机组最优功率控制策略，将风力发电机组当作风速仪，以解决风速测量的问题，同时在额定风速以下通过最优桨距控制器计算出最优桨距角，以使风机始终保持最大的功率输出，提高风电机组的发电量。最后基于Bladed Hardware Test模块搭建了硬件在环半实物仿真平台，对所提出的控制策略进行了实验验证。1 变速变桨风力机组的控制策略根据空气
机械设计与制造工程 2022年12期2022-02-02
- 基于风速分段的DFIG机组综合调频控制研究
情况下，不同的桨距角βi对应着不同的输出功率，且随着桨距角的增大风机出力减小，因此风机可以通过调整桨距角βi从而留有功率备用参与系统的调频控制。图3为不同桨距角时转速恒为βopt时风轮机特性曲线簇。图3 不同桨距角所对应的风轮机特性曲线簇当转子转速为ωopt时，P1为β1=0时最大功率追踪模式下的最大机械功率，随着β1至β3等间隔递增，在同一最优转子转速下ωopt情况下风轮机的机械功率Pm随着转速β发生相应的变化。当运行于MPPT模式下，变桨距风轮机存在唯
安徽电气工程职业技术学院学报 2021年3期2021-10-10
- 基于数值求解优化非线性桨距角偏差
机组液压变桨的桨距角度测量通常由测量液压缸行程的线性位移传感器变换获得。考虑液压缸行程与桨距角的非线性关系，结合大型风电机组实际应用的液压变桨结构，脱离已有工程软件（如ADAMS）的约束，基于数值求解，通過建立非线性超越方程组，使用牛顿-辛普森方法，从理论上分析了桨距角测量偏差存在的范围，提出线性拟合的偏差较大，不应采用线性拟合，并给出了控制缸行程与桨距角度的多项式拟合函数。计算结果确定了液压缸行程与桨距角度的精确对应关系曲线，为后续液压变桨系统控制设计和
机电工程技术 2021年3期2021-09-10
- 采用风机限转矩控制的微电网一次调频方法
功率输出取决于桨距角、风速等变量，其空气动力学模型[15]为(1)式(1)中：ρ为空气密度；A为叶片的扫风面积；λ为叶尖速比，计算公式为λ=Rrωt/v.(2)式(2)中：Rr为叶片半径.Cp由λ，β决定，即(3)(4)风力涡轮机输出的机械转矩Tt为Tt=Pt/ωt.(5)储存在转子上的动能Ek[11]为(6)式(6)中：J为旋转轴系的转动惯量.当风电机组正常运行时，一般利用全功率变流器和变桨距系统实现最大功率跟踪(MPPT).最大功率跟踪曲线[14]表达
华侨大学学报（自然科学版） 2021年4期2021-07-30
- 以变桨轴承延寿为目标的风电机组变桨策略优化研究
的自抗扰控制使桨距角变化更加精确，稳定输出功率[10]。DHAR M K 等提出PI控制器，当实际风速大于额定风速时不需过渡即可实现最大功率稳定输出[11]。FDAILI M等提出PI、滑动模态、反步法和模糊逻辑控制策略的最大功率点跟踪控制方案[12]。GAO Richie等以叶片桨距角为输入参数，提出鲁棒滑模控制方法将转子转速控制在额定值附近[13]。王沛元通过遗传算法优化PID参数的独立变桨控制策略，减少风电机组传动振动使功率输出更加平稳[14]。闫学
分布式能源 2021年2期2021-05-20
- 双馈风力发电系统中变桨距线性自抗扰控制系统研究
能取决于风速与桨距角，因此根据风速调节桨距角，使风力机始终能捕获最大风能，实现最大功率输出. 根据风力发电机的运行特性，可以分为最大功率追踪区、恒转速区、恒功率区.当风速大于切入风速、小于额定风速时，为最大功率追踪区. 为了使风力机捕获最大风能，固定桨距角θ=0°并保持不变，调节风轮转速使风力机工作在最佳叶尖速比，系统进行最大功率追踪，捕获最大风能，输出即时风速对应的最大功率.当发电机转速达到额定转速后，发电机进入恒转速运行，进入恒转速区. 随着风速增加，
河南科学 2021年2期2021-03-22
- 双时间尺度下风电主导的微电网频率控制方法
[7]通过调整桨距角改变风能利用系数，改变了双馈感应风电机组（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）的 功 率输出，从而进行电力系统调频。文献[8]通过调整桨距角的方法使DFIG参与到传统电网中，但调频任务仍为传统火电机组主导。文献[9]提出了一种在高风速段采用转速和桨距角配合的二次调频控制策略。微电网中风电的输出根据负荷的需求进行调整、控制，不存在最大化利用问题。文献[10]提出了在风、光、柴、微电网中将虚拟惯性与桨距角
可再生能源 2021年3期2021-03-20
- 含风力发电的互联电力系统自动发电控制优化方法研究
超速减载控制与桨距角控制。转子动能控制指的是在风电机组的有功控制系统引入相关的频率控制环节,从而实现旋转动能与电磁功率的相互转化[5]。文献[6]提出风电机组转子侧变流器可以附加一个短时过载功率,增加有功参考输出,参与系统调频;文献[7]提出利用虚拟惯性控制使风电机组释放转子旋转动能响应系统频率变化,但因为转速恢复环节会从电网吸收有功功率,导致频率的二次跌落;文献[8]根据不同的风速工况整定下垂控制参数,模拟传统同步发电机的静态功-频特性曲线,参与电网一次
分布式能源 2020年6期2021-01-06
- 基于风速的风力机功率控制研究
可以针对叶片桨的距角进行相应的调整也可以达到调节的目的。在风电机组的额定的风速下，有效的对桨距的角度控制在零度较小的标准范围中，进而其达到一台定桨距的风力机，而发电机所输出的相应功率则依据叶片自身的气动性伴随风速的变化；如果实际的功率高于额定的标准功率时，变桨距会对叶片的桨距角进行相应的调整，进而确保发电机所输出的功率被局限于额定标准范围的附近，由此最终达到以恒定功率的运行状态。1 变桨距角控制1.1 变桨距角控制的工作原理变桨距控制的主要功能之一是在高风
科学技术创新 2020年36期2020-12-15
- 风力发电机组最优桨距角自寻优控制算法设计
弊端, 风力机桨距角常常被假定控制在其最优值来使风力机的功率系数最大, 实际情况而言, 风力发电机组叶片在设计、 制造、 现场安装和实际运行过程中, 可能出现以下情况： 即叶片设计过程中, 理论最优桨距角和生产图纸有误差； 叶片制造过程中, 制造误差或者叶片零刻度盘位置贴错； 叶片现场安装过程中, 叶片零位未与轮毂零位对齐； 叶片经过较长时间运行后,气动性能发生改变, 最优桨距角不再是模型设计时的最优桨距角； 此外, 运行人员操作过程中产生的错误等。 上述
东方汽轮机 2020年3期2020-11-04
- 基于隐式广义预测控制的风电机组控制方法研究
又因为大型风机桨距角的调整具有短时的滞后性，会导致桨叶角度调整不及时，产生过调整、频繁调整等现象，影响了发电机的转速和输出功率的稳定性。因此，准确、及时地控制风力发电系统对于稳定发电机转速和输出功率、平滑桨距角、延长机械寿命、提高风电系统的可靠性等具有重要意义。不同风速段采取的控制方法应是不同的，一种好的控制策略可以减小各种因素导致的功率波动，在能够快速追踪最大风能的同时保证功率的平滑输出。风力发电控制技术可大致分为三类：传统控制方法、智能控制方法和先进控
微电机 2020年5期2020-06-18
- 一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略
来越期望对叶片桨距角进行精确调整，有效控制风电机组的输出功率[1]。传统PID控制器虽然在有精确模型的线性控制中取得了较好的效果，但对具有严重非线性的风电系统来说，传统PID控制效果并不符合人们的期望值[2-3]。因此，国内外学者对变桨控制策略深入研究，将一些模糊逻辑控制器、预测控制器、鲁棒控制器、自抗扰控制器(active disturbance rejection controller，ADRC)应用到风电变桨控制中，且取得较好的控制效果。文献[4]提
科学技术与工程 2020年7期2020-04-22
- 带全额变频器的感应风力发电系统控制策略*
而且可通过控制桨距角实现变速运行，输出最优功率，还可通过网侧变流器控制功率或支持电网电压，使得无功功率可控[5-6].但是，较复杂的控制系统在实际应用中受到了一定的限制.为了对发电机励磁进行控制，有学者不惜以跟踪功率为代价，控制全额变频器[7]，但是功率跟踪设备非常昂贵且捕捉困难，容易产生延时，因此会导致控制决策错误.此外，虽然带全额变频器的感应发电机系统的变速运行已经得到认可，但是系统由于全额变频器的隔离作用，在电网遭受大扰动并迅速恢复时仍然可以维持并网
吉首大学学报（自然科学版） 2020年6期2020-04-19
- 低空气密度下的风力机叶片失速控制技术
之间的夹角φ与桨距角θ表示,即：α=φ-θ。图1 叶片截面翼型图Fig.1 Blade Section Airfoil Diagram根据在翼型上升力阻力的定义,得到单位长度上的升力L和阻力D为：式中：ρ为空气密度,kg/m3;c为叶片弦长,m;Cl为升力系数;Cd为阻力系数。由公式(1)(2)可知,翼型的升力和阻力除与来流风速以及空气密度有关外,还与Cl和Cd有关,且不同的翼型具有不同升阻力系数,典型的Cl和Cd曲线如图2所示。由图2可知,当攻角大于aM
分布式能源 2020年1期2020-03-20
- 模糊控制理论在风电机组变桨控制系统中的应用
据风速变换进行桨距角调节，编写变桨控制程序以实现控制要求。1 变桨控制系统结构设计在复杂的自然风场环境中，如需保证输出功率的动态稳定性，则可应用变桨控制系统。常通过控制风电机组风能利用率以达到变桨距控制效果，在低于额定风速下，需尽量多的捕捉风能，不需要调节风轮桨距角，工作状态与定桨发电机组相同；高于额定风速的条件下，需要调节桨距角保证机组的载荷和输出不超出设计的设定值[3-5]。1.1 变桨系统工作原理本文采取电动统一变桨控制，桨叶根部与轮毂通过变桨轴承相
现代电子技术 2019年23期2019-12-09
- 直驱风电机组附加惯性和桨距角减载联合频率控制策略
文献［8］采用桨距角减载控制使风力发电机组预留备用功率，同时结合附加惯性控制，能够同时降低系统频率的初始变化率和稳态偏差，但是通过仿真求得桨距角和减载水平的函数关系存在着精度限制。文献［9］采用超速减载控制预留备用功率，同时和附加惯性控制相结合，能够有效地支撑系统的惯性调频，减小频率的稳态偏差，但是当转速达到额定转速的时候，该策略便不能实现有效减载。文献［10］将附加惯性控制、超速减载控制、变桨减载控制相结合，充分发挥不同控制策略的优点，实现了全风速范围内
山东电力技术 2019年10期2019-11-11
- 基于状态曲线的风电机组运行工况异常检测
-转速、风速-桨距角、转速-功率、转速-桨距角5种状态曲线进行理论介绍，然后结合实际运行数据对其进行了分析。结果表明：由于风速的随机性和风电机组的惯性，前3种曲线不能很好地区分机组的正常运行状态和故障状态，而转速-功率、转速-桨距角能够对机组的异常情况进行准确的监测；以转速-功率、转速-桨距角状态曲线为基础，分析了机组不同运行工况在状态曲线上的分布，对各个不同工况分别建立相应的评价体系，通过故障实例分析，表明本文方法能提前感知异常情况，有效提高系统的状态监
热力发电 2019年7期2019-08-13
- 无人机螺旋桨桨距测量仪的设计与使用
一种装置。所谓桨距角（Pitch Angle）也称节距角，顾名思义，就是桨叶距离上的夹角，即桨叶长度的75%处所对应的桨叶弦长与旋转平面之间的夹角，如图1中的β角所示。螺旋桨桨距角的大小直接影响着发动机转速及飞行器推进力的大小。尤其对于可变距螺旋桨，在试验阶段要多次测量螺旋桨桨距角的大小，用于研究发动机转速的变化及相应的工作性能，所以，研发一套快速、准确测量螺旋桨桨距角的仪器对于满足工作需要、提高工作效率极为重要。图1 螺旋桨桨矩角示意图 图2 万能角度尺
无人机 2019年6期2019-07-30
- 风力发电机组变桨距控制器的研究
过改变风轮桨叶桨距角，进而相应改变风能利用系数，使机组输出功率保持稳定。但是，风力发电机组具有较大的转动惯量和较严重的非线性，且自然风速变化范围大，使得对变桨距系统控制困难。由于风能的随机性和突发性，因此风力发电机组变桨距的控制会受到一定的影响，为此通过对变桨距控制器的研究来实现对输出功率的稳定控制。文献[1]介绍了采用PID控制器控制变桨距来消除系统误差提高输出功率的稳定性。文献[2]设计了模糊变桨距控制器使风力发电机组具有更好的动态性能从而降低输出功率
水电与新能源 2019年1期2019-01-30
- 动态失速下H型垂直轴风力机实时变桨控制规律
分析动态失速对桨距角调节的影响规律；以风轮的最大切向力为目标，得到垂直轴风力机在上风区和下风区的最佳理论攻角分别为14.8°和−14.8°。为使风轮在旋转过程中维持在最佳攻角附近，基于双致动盘多流管理论进行Matlab编程计算，建立风轮工作状态下的受力模型，获得垂直轴风力机在各个方位的桨距角。通过对0°和180°方位角下的桨距角进行修正，给出垂直轴风力机1周变桨距规律。最后，利用双致动盘多流管理论对提出的变桨控制规律进行理论验证。研究结果表明：利用该变桨距
中南大学学报（自然科学版） 2018年10期2018-11-13
- 风力发电机组独立变桨控制技术仿真与试验研究
变桨风电机组的桨距角控制分为统一变桨和独立变桨。统一变桨控制，即控制系统对三套变桨执行机构执行同一桨距角指令，也是目前机组使用最多的控制方式。而随着变速变桨风力发电机组容量的增加，风轮直径越来越大，风湍流、风切变、塔影效应、偏航偏差等因素使得整个风轮面受力的不均衡度随之增强，附加载荷也越来越大，严重威胁风电机组的安全运行。独立变桨控制技术应运而生，通过优化的控制，给每支叶片叠加一个独立的桨距角信号，来降低这些附加的不平衡载荷，以提高系统运行可靠性和稳定性并
风能 2018年6期2018-09-20
- 小型H型垂直轴风力机变桨机构的优化设计与试验
垂直轴风力机的桨距角来提升风能利用系数,并制造出采用该机构的风力发电机样机[5-6];赵振宙等采用扰流技术,通过适当增大局部扰流角的方式来提高风力机的整体性能[7];Sagharichi等通过数值模拟发现给定条件下当桨距角β=-3°时可有效地提高风力机的风能利用率系数,并制作了变桨距垂直轴风力机样机[8]。上述研究提出的方法对垂直轴风力机风能利用率的提高均能起到一定效果,但大多都是侧重于提出解决方案,而对变桨规律的获取缺少理论解释,对变桨方法的优化分析缺少
西安交通大学学报 2018年3期2018-04-18
- 风速前馈与模糊PID结合的变桨距控制
率，即通过改变桨距角的大小来改变风力发电机组的风能利用系数，使机组的输出功率稳定在额定值附近[1]。针对传统PID控制技术难以在大惯性、强耦合的风力发电机组中取得较好控制效果，国内、外学者提出将智能控制技术应用到变桨控制中[2-3]。其中，滑模控制[4]、神经网络控制[5]、自适应控制[6]、模糊控制[7-11]等智能控制算法逐渐被应用到变桨控制中，且取得了较好地控制效果。文献[4]中提出了一种改进的滑模变桨控制策略，采用基于支持向量机的趋近律减弱了滑模控
上海电机学院学报 2018年1期2018-03-16
- 水平轴潮流能发电装置控制流程设计
,利用改变叶片桨距角的方式来控制装置的启动、输出功率限定和极限工况保护等功能。发电装置为独立供电装置，为一套日产水500 t的海水淡化装置提供补充性电力能源。电力系统包括控制器、电池组和逆变器等3部分。控制器将发电机输出的交流电转换为直流电，并进行斩波升压处理；充电电路对蓄电池组充电。蓄电池组为蓄能器件，并为逆变器提供直流电。逆变器将直流电转换为交流电，供海水淡化装置使用。1.2 控制系统构成样机的控制系统分2个部分：变桨测控系统和主测控系统。其中，变桨测
海洋技术学报 2017年5期2017-11-17
- 电动变桨式潮流能水轮机获能分析与应用
析了水轮机叶片桨距角对潮流能水轮机获能的影响规律，研究了水轮机变桨距技术原理及控制策略。在20 kW潮流能水轮机中运用了电动变桨距技术，根据潮流流速的不同，使用最大功率点追踪控制算法控制桨距角，并对机组运行过程进行实时测试。机组运行数据表明，与非变桨水轮机相比，变桨式潮流能水轮机可有效提高其获能效率。潮流能水轮机；变桨距；获能效率；最大功率点追踪算法；尖速比Abstract: China is rich in tidal energy resources,
海洋工程 2017年3期2017-10-12
- 双馈风机桨距角控制调频特性研究
明帅／双馈风机桨距角控制调频特性研究／ 青岛大学 董鹏程 陈明帅／目前，风力发电迅猛发展，由于双馈风力发电机可以实现有功、无功解耦调节，往往在高功率因数下运行，当电网发生故障或扰动频率跌落时不能向电网输送有功帮助电网频率恢复。本文根据风机运行特性，提出设定桨距角初始值实现备用有功的方式实现调频特性，仿真结果验证了所提方案的有效性。双馈风机；桨距角；调频0 引言根据我国能源部门统计，我国总装机容量快速增长，已接近1.5亿kW。同时，由于一次能源紧缺与环境污染
电器工业 2017年7期2017-08-10
- 一体化变桨驱动器的实验研究
调节风机叶片的桨距角、进而优化风机的输出功率为目的。在风力发电机组的起动阶段，风速从零上升到切入风速，当风速大于或等于切入风速时发电机发电，并通过变桨系统改变桨距角来调节机组的转速，使其保持恒定。在最大风能追踪过程中，桨距角保持不变；当风电机组达到最高转速时，通过调节风机叶片的桨距角来保证其在最大转速上实现恒转速发电；当发电机功率达到最大值时，通过调节桨距角实现恒功率控制；当风电机组在运行时遇到故障就需要进行变桨。由此可见，电动变桨系统应具备较强的动态响应
上海电机学院学报 2017年1期2017-04-13
- 变速风力发电机组的变桨控制及载荷优化
控制得到的参考桨距角进行在线补偿修正。当风速高于额定风速并发生突降时，前馈补偿控制器能够迅速减小桨距角的设定值，增加风轮吸收的风能。反之，控制器能够迅速加大桨距角设定值，增大桨距角，减小风能吸收，从而保证风轮转速能够快速稳定在额定值附近，降低发电机转矩波动，维持功率恒定。最后在MATLAB环境下进行仿真研究，验证了此次控制策略的可行性和有效性。1 风力机变桨控制理论1.1风力机气动特性分析对于风电系统的机械部分，由空气动力学[3]可知，风力发电机组从风能捕
电气自动化 2016年1期2016-10-13
- 桨距角对风力发电机输出功率影响实验装置的研究设计
10870)桨距角对风力发电机输出功率影响实验装置的研究设计赵丽军，檀炜民，鲍金雨，张立宝，蔺凯(沈阳工业大学,沈阳110870)利用风力发电原理，制作简易定桨距风力发电实验装置。测量风力发电装置输出功率及风能利用系数，利用测量结果探究同风速下风力发电机有关运行参数随桨距角改变的变化规律。风力发电机；桨距角；叶尖速比；风能利用系数煤、石油、天然气等能源在地球上已探明的蕴藏量是有限的，人类目前利用这些能源的消耗速度估算，石油和天然气不过几十年，煤不过一百年
大学物理实验 2016年4期2016-09-08
- 变速变桨风电机组阵风控制策略
通常做法是根据桨距角［4-5］或者风速［6］来设计增益调节的变桨控制参数，桨距角或风速越大，则增益越小，这样虽然避免了桨距角的调节时间过长，但在阵风工况下，风速急剧上升时，桨距角动作比较缓慢，风轮惯性较大，风轮容易发生超速。已有文献对抑制风轮超速进行了研究，文献［7］简化了传动链模型及尾流模型，基于静态的功率-风速关系，预估出风轮有效风速作为控制器的前馈信号，进行提前变桨动作，但没有考虑偏航误差、风轮与塔架的动态特性；文献［8］基于测量桨叶根部挥舞与摆振方
电力自动化设备 2016年12期2016-05-22
- 基于激光雷达的大型风机前馈控制技术
控制风机叶片的桨距角。Supergen 5MW风机线性模型用于测试控制性能，将增加了前馈控制环节的桨距角控制器与单独使用反馈控制器进行了比较。仿真结果显示，在激光雷达信号的帮助下，与单独使用反馈控制器相比，增加了前馈控制的桨距角控制器能够抑制风速变化引起的扰动并减少风机叶片和塔架的载荷。风机；激光雷达；扰动抑制；前馈控制0 引言先进的控制策略能够改良风机性能并降低风力发电的生产成本。高性能和可靠的控制器能够提高能量转化效率和整个系统的性能，并降低运行和维护
电子世界 2016年24期2016-03-10
- 基于多重参考模型的风电场风机尾流模拟
同的入口风速和桨距角的情况下，对其尾流流场的速度和压力分布进行了研究，发现风场的速度、压力分布及尾流、入口风速和桨距角变化对整个流场的影响与实际情况一致。该方法能预测风机运行性能和尾流湍流情况，并达到仿真风力发电机组气动流场的目的，用数值模拟的方法部分取代模型机的实验，既可缩短实验时间、节约实验成本、缩短研发周期，又能为机组运行提供可靠的建议。风电场；风力发电机组；尾流；数值模拟；模型机0 引 言风电场三维流场的精确模拟相对比较复杂，主要包括风机叶片设计、
电力建设 2015年8期2015-03-14
- 变速变桨距风力发电机组的智能控制
与叶尖速比λ和桨距角β成非线性函数关系：(2)根据式(2)可以获得风能利用系数的曲线，如图1所示。图1 风能利用系数曲线从图1可知：a. 对于某固定的桨距角β，存在唯一的最大风能利用系数Cpmax(β,λ)，且有最佳叶尖速比λopt；b. 随着桨距角β的增大，风能利用系数Cp(β,λ)减小。风力发电机组的参数值由风速、电机转速及发电机输出功率等因素实现独立控制，但由于风速的不确定性，一般通过电机的转速来反馈控制桨距角的变化[7]，从而实现变桨距控制。2 传
化工自动化及仪表 2014年5期2014-08-02
- 变速变桨风力机的自适应变桨及转矩控制
最初选定的名义桨距角可能不是最优值，以及传统变桨可能导致电机转矩波动过大的问题，提出自适应变桨控制策略和线性二次型调节(linear quadratic regulator，LQR)转矩控制策略。以5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象，使用Matlab/Simulink和FAST软件进行联合仿真，仿真结果表明所提出的控制策略能很好地解决桨距角最优值的确定以及在额定风速以上电机转矩波动过大的问题。变速变桨；自适应；线性二次型调节风能作为一种绿色和可再生能源
电源技术 2014年10期2014-07-25
- 基于特征选择和BP神经网络的风电机组故障分类监测研究
BP神经网络对桨距角不对称故障进行分类监测.但是，直接采用BP神经网络对不对称故障进行分类存在以下问题：首先，由于数据采集与监视控制系统（SCADA系统）记录47个常用的风电机组参数，这些参数之间关系复杂.虽然数据越多，BP神经网络分析得到的信息会越充分、准确性越高，但是由于数据维数过高、数据过于庞大，会出现“维数灾难”的问题［6］，这势必将影响分类器的分类性能；其次，虽然多个参数可能具有很好的分类信息，但是若它们具有非常高的相关性，则将它们一起作为特征向
动力工程学报 2014年4期2014-07-10
- 风力机组变桨机构在变风速下的动力学联合仿真分析
缸的位移曲线和桨距角的位移曲线如图3、4所示。图4 桨距角位移曲线由图2(变桨机构原理)知:控制油缸在0～5 s内到达最大行程，此时桨距角由0°变为45°;而后安全油缸启动，在5～10 s内达到最大行程，此时桨距角由45°变为90°。由图4可知:控制油缸和安全油缸的联合运动满足该变桨机构的设计要求和使用要求。2 风速的模拟风速决定和影响风轮的特性，变化的风速直接影响风机的前期设计和后期运行，因此搭建正确的风速模型至关重要。为了更好地研究变桨机构的调控特性，
重庆理工大学学报(自然科学) 2014年6期2014-06-27
- 基于CodeSys 风电机组变桨距控制策略研究
控制器控制输出桨距角，该控制器易实现，但有可能出现大超调现象，风电机组作为一种复杂的多变量非线性系统，如仅采用单一的控制很难得到满意的控制效果[1]。所以采用更适合机组的控制器对减小机组载荷、避免机械共振、最大限度的捕获风能及为电网提供良好的电能质量等方面起到了至关重要的作用。1 变桨距控制器设计及建模1.1 PID控制器本文介绍的控制算法都基于传统的不完全微分PID控制算法，其特点是不但能抑制高频干扰，还克服了普通数字PID控制器的缺点，将数字调节器输出
风能 2014年4期2014-03-02
- 基于半实物仿真的风力机变桨距控制实验
6]时，风力机桨距角和功率及载荷的规律。设计计算机与风力机组I/O接口电路，搭建了半实物仿真实验平台。通过仿真实验平台，开发了两个变桨距控制实验项目：①变桨距时，风力机功率、桨叶所受推力及桨叶轴扭矩和桨距角的关系实验；②无模型变桨距功率控制器设计及有效性和正确性的实验验证。通过对开发的两个变桨距实验的结果分析，表明实验结果与理论完全吻合，这也验证了搭建的变桨距半实物仿真实验平台是合理和可行的，为风力机进一步开发实验奠定了半实物平台基础。1 半实物仿真实验平
实验室研究与探索 2014年7期2014-02-10
- 微网孤立运行时的调频策略研究
运行于某一恒定桨距角下的最大功率状态点上，光伏发电系统以最大功率输出，储能系统不输出功率，水电厂运行于稳定的状态。主电网发生故障或检修时，断路器2断开，微网脱离电网而孤立运行。图1 简单微网系统的单线图Fig. 1 Single architecture of microgrid2 孤立微网的频率控制策略2.1 各微源的调频控制2.1.1 风力发电系统的调频控制策略常规发电机的转子直接与电网相连，在系统频率发生变化时，转子的动能可以得到释放或吸收，如式(1
电力系统保护与控制 2013年5期2013-06-27
- PMSG额定风速以上恒功率多指标非线性控制
即通过同时调节桨距角和电磁转矩来实现风电系统的功率和转速稳定的多目标控制策略，并且仿真验证了该控制策略的正确性和有效性。直驱永磁风力机;桨距角;电磁转矩;反馈线性化;非线性控制器广西科学基金资助项目(桂科0728027);南宁市市校科技合作专项项目(200801029D);北海市市校科技合作专项项目(北科合200801027)。1 引言作为可再生能源发电的一种技术形式，风力发电技术在世界范围内得到了大力的发展。尤其是变速恒频风力发电技术，越来越受到各国的重
电气开关 2013年3期2013-04-27
- 基于观测器的风力发电系统滑模变结构控制
，针对风电机组桨距角控制技术的优化研究有很多。文献[3]通过深入分析风电系统变桨距控制技术，针对风速高与额定风速时的控制性能，采用了基于传统PI控制算法的增益调节策略，使变桨距控制系统得到很大改善；文献[4]设计了变桨距模糊逻辑控制器，并且与带转矩观测器的控制增益法和增益查表法做了对比分析；文献[5]中针对桨叶节距角控制问题，提出以风轮转速为反馈信号的PI 控制器，使风电机组实现了变速恒频运行控制；文献[6，7]对于如何改善异步机风电场的暂态电压稳定性，提
电力系统及其自动化学报 2013年2期2013-03-02
- 基于动量叶素理论改进的叶片气动特性计算方法
行攻角所需要的桨距角，提出了一种基于动量叶素理论改进的叶片气动特性计算方法，该方法的优势为在迭代计算轴向诱导因子与切向诱导因子过程中减少了查询翼型气动特性的次数。改进的动量叶素理论计算方法比经典动量叶素理论计算方法，能够快速计算实现叶片运行攻角所需要的桨距角。利用该方法对叶片气动特性进行的计算结果与GH Bladed软件的计算结果十分接近，且提高了计算速度。动量叶素理论；叶片气动特性；改进计算方法；提高计算速度；风电机组0 引言风轮是风电机组将风能转化为旋
风能 2013年11期2013-01-04
- 风力机变桨系统单神经元自适应PID控制
的非线性风力机桨距角控制器,采用带灵敏度成型法的极点配置来设计鲁棒数字R-S-T桨距角控制器,还有的将最优控制方法、神经网络和模糊控制等方法运用到桨距角的控制中,都取得了一定的控制效果[4-10].文献[7]采用神经网络设计变速变桨距风力机的桨距角控制器,在风力机运行过程中,运用多层感知器和径向基函数神经网络进行观测.文献[8]采用PID算法设计了定速主动失速型风力机桨距角控制器,试验表明,在风力机运行风速的大部分范围,都会产生刚性频率振荡阻尼,使得桨距角
动力工程学报 2011年1期2011-11-11
- 风电机组电动变桨距控制系统的研究
叶片调节至预定桨距角[1,2],但液压变桨机构比较复杂,存在非线性、漏油及卡塞等现象,电动变桨距系统可以克服这些缺点,桨距角的变化通过对伺服电机的控制来实现,其结构紧凑、控制灵活、工作可靠[3,4]。随着变速恒频发电方式的提出,有学者提出以风机转速作为输入信号设计PID调节器,从而输出桨距角命令[5];但是桨距角的变化对于随机变化的风速而言是非线性的,为了降低非线性的空气动力学特性对输出功率的影响,设计了模糊PID变桨距控制器,从而使系统的稳定性受参数变化
合肥工业大学学报（自然科学版） 2010年8期2010-09-03
- 支持向量回归机在风电系统桨距角预测中的应用
功率最佳，需对桨距角进行预测，从而得到某特定风速下的最佳桨距角。支持向量机（Support Vector Machines，SVM）是根据统计学理论中最小化原则提出来的，由有限数据得到的判别函数，对独立的测试样本能够得到较小的误差，包括支持向量分类机（Support Vector Classification，SVC）和支持向量回归机（Support Vector Regression，SVR）。此文用的就是SVR算法，其目的是构造一个回归估计函数，将非线
电子设计工程 2010年12期2010-03-26