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《大连理工大学》 2010年
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风力发电机偏航控制系统的研究

金长生  
【摘要】: 风能是一种永不枯竭的清洁能源。相对于其它新型清洁能源,风力发电技术较为成熟,具有商业化推广模式,因此在世界范围内得到快速发展,成为当今世界增长速度最快的能源。为提高风能的利用效率,增加风力发电机的寿命,降低风力发电的成本,很多国家都对风电技术进行了深入的研究,在很多方面都取得了进步,但偏航控制未能取得有效的发展。针对这种情况,本论文对风力发电机的偏航系统展开了深入的研究。风力发电机的种类很多,对应的偏航装置也多种多样,本文的研究对象是目前应用最为广泛的大功率水平轴风力发电机。 偏航控制系统的作用就是保持机舱与风向一致,使风力发电机尽可能多的获取风能。偏航系统的滞后性和风向的频繁变化,使得机舱很难精确的对风。风向频繁变化也会导致偏航机构频繁动作,影响偏航机构的寿命。目前广泛采用的仍是带有偏航容许误差的偏航控制方法,即允许风向在偏航容许误差角内变化,当风向变化超过范围时,风力发电机才进行偏航调整。 本文在分析了风力发电机偏航系统原理与结构的基础上,根据风力发电机偏航控制系统的特点,使用永磁同步电动机代替原来的交流异步电动机,利用矢量控制,设计了一个包含电流环、速度环、位置环的偏航闭环控制系统,使用Matlab建立了控制系统的仿真模型,参考1.5MW的风机偏航参数,对该控制系统进行了仿真,结果显示该系统具有良好的响应速度和精度,能够精确地完成偏航操作。针对偏航系统对稳定性的要求,使用了一种加速度逐渐变化的加速方式,减小了电磁力矩的突变,提高了偏航运行的平稳性。根据偏航比要求(偏航运行时间与风机运行时间的比值),改进了传统的偏航控制算法,新算法能在保证风力发电机寿命的前提下,提高了风力发电机利用风能的效率。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM315

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【引证文献】
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3 本报记者 杨期仁 通讯员 赵子征 李理纯;湘机一风力发电机新产品通过省级鉴定[N];湘潭日报;2009年
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