风力机起动时变桨距控制流程用伪代码实现

一、风力机起动时变桨距控制流程用伪代码实现

风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具开发规模条件和商业化发展前景的发电方式之一。风力发电成本低，并且在技术上日趋成熟，成为电力系统结构中相对增长速度最快的新能源发电。风力发电代替传统能源发电的比例正逐步上升，并在电力系统受越来越受到欢迎和重视。要进行风力发电系统的研究，传统的方法是将发电机与风轮机相连，在现场做实验，但是这样做成本较高并且可能影响电力系统的运行。仿真建模技术投入低，见效快，因而在风力发电的研究领域得到了越来越广泛的应用，极大地丰富了风力发电的研究手段。

技术实现要素：

本发明提供了一种风力发电系统研究方法，建立风力发电系统模型，所述模型包括：

风速模型、风力发电机组气动性能模型、传动系统动力学模型和感应电机模型。

所述传动系统动力学模型是传动齿轮模型，感应电机模型是三相同步发电机模型。

具体实施方式

风力发电的原理是利用风带动风车叶片转动，将风能转化为机械能，然后机械能带动风力发电机发电。所有风力发电机的功率输出是随着风力而变的。强风下最常见的两种限制功率输出的方法是失速调节和斜角调节。使用失速调节的风电机，超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流，令风轮失速。当风力过强时，叶片尾部制动装置会动作，令风轮剎车。使用斜角调节的风电机，每片叶片能够以纵向为轴而旋转，叶片角度随着风速不同而转变，从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时，叶片转动至迎气边缘面向来风，从而令风轮剎车。

风力发电系统的建模与仿真，主要包括以下几方面内容：(1)了解风力发电技术的发展趋势和最新动态。(2)研究风力发电系统的基本原理，包括风力发电的基本原理、风轮机理论、水平轴风力发电机结构、定浆距风力发电机组和永磁同步发电机基本原理。(3)确定风力发电机组的数学模型，主要有风速模型，风力发电机气动性能模型，传动系统动力学模型和感应电机模型。(4)研究matlab仿真建模的相关理论并利用matlab仿真软件搭建仿真模块准备仿真。(5)对风力模型进行仿真并分析仿真结果。

通过建立的风力发电系统模型，根据风速模型的仿真曲线，分析风轮机和发电机各部分曲线的变化情况和整个系统的仿真曲线图。在并网以前电压的波形基本上是正弦形状的，转速基本上是稳定的。并网以后虽然受到了电网的干扰，但转速上升到额定转速后再没有多大变化；电流的波形虽然是正弦的，但整体的趋向也发生了相应的波动。变桨距控制系统在风力发电机组起动时，通过变距来获得足够的起动转矩；起动以后，当低于额定风速运行时，风力发电机组状态控制为转速控制。当高于额定风速运行时，通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，可以改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。额定风速之后的机组状态控制主要由桨距角调节实现，控制系统保持风力发电机组运行的安全可靠性。

本发明利用matlab软件建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行了分析，从仿真图形分析，能够基本反映风力发电机的运行情况。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

二、风力发电机组变桨距控制的缺点有

直升飞机尾部的螺旋桨为推力式螺旋桨，螺旋桨推进时，由于桨叶材料的对桨尖载荷的限制，桨尖速度一般限制在当地音速以下。工作原理：

1、螺旋桨的几何因素：翼型剖面、展长、扭转角、桨距。

2、螺旋桨的翼型剖面和展长在很大程度上决定了螺旋桨的推力，产生推力对应所需的扭转力矩（来自发动机）。

3、对于螺旋桨背风面被排出的流动结构（下洗气流-直升机，滑流-螺旋桨推进器），可以看作是每一小段螺旋桨翼型前飞所产生下洗气流的综合效果。扩展资料构造特点：1、螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大，有时在大功率涡轮螺旋桨飞机上还采用一种套轴式螺旋桨，它实际上是两个反向旋转的螺旋桨，可以抵消反作用扭矩。2、在发动机功率低于100千瓦的轻型飞机上，常用双叶木制螺旋桨，它是用一根拼接的木材两边修成扭转的桨叶，中间开孔与发动机轴相连接，螺旋桨要承受高速旋转时桨叶自身的离心惯性力和气动载荷。3、大功率螺旋桨在桨叶根部受到的离心力可达200千牛(20吨力)，此外还有发动机和气动力引起的振动。

4、’大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨，并多用铝合金和钢来制造桨叶。

5、铝和钢制桨叶因材料坚固可以做得薄一些，有利于提高螺旋桨在高速时的效率。

6、70年代以后还用复合材料制造桨叶以减轻重量。

三、风力发电机组变桨距控制的缺点

变桨距调节型，风电机组都采用异步发电机，转速上 是固定的。变桨距是指装配在轮毂上的叶片。可以借助控制技术改变其桨距 角的大小。

其调节方法分为三个阶段第一阶段为开机阶段，当风电机达到 运行条件时，计算机命令调节桨距角。直到风电机达到额定转速并网发电；

第二阶段当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0。位置不变；

第三阶 段，当发电机输出功率达到额定后，调节系统即投入运行，当输出功率变化 时，及时调桨距角的大小，在风速高于额定风速时，使发电机的输出功率基 本保持不变。

变桨距调节的主要优点是桨叶受力较小，桨叶可以做的比较 轻巧。

由于桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的 捕获风能，多发电力，又可以在高风速时段保持输出功率平稳，不致引起异 步发电机的过载，还能在风速超过切出风速时通过顺桨(叶片的几何攻角趋 于零升力的状态)防止对风力机的损坏，这是MW级风力发电机的发展方 向。

其缺点是结构比较复杂，故障率相对较高，目前变桨机构中，轮 毂、变桨调节架均为大型的薄壁铸件，导向杆长度长。

由于加工应力、结构 变形，轮毂中装配的导向杆后与变桨调节架导向孔的同轴度、平行度、位置 度难以保证，容易造成变桨调节架在沿导向杆运动时出现卡死现象。发明内容本发明的目的在于提供一种偏心衬套，解决导向杆装配后与变桨调节架导向孔的同轴度、平行度、位置度难以达到标准要求、容易造成变桨调节架 在沿导向杆运动时出现卡死现象的问题，实现本发明目的的技术方案是 一种可调整变桨机构的偏心衬套，所以变桨机构包括具有导向孔的变桨调节架和导向杆，其中，偏心衬套安装在变 桨调节架的导向孔中，并在偏心衬套内孔中安装导向杆，所述偏心衬套的外 圈的直径与变桨调节架的导向孔的直径配合地相对应，所述偏心衬套的内圈 具有与导向杆配合的尺寸，且其内圈直径相对其外圈直径的偏心距为0.1-2.0毫米。

所述的可调整变桨机构的偏心衬套的所述偏心衬套内圈和所述 外圈的轴线的偏心距为1毫米。

所述偏心衬套在其前部的周面上设有若干均 布的工艺安装孔。一种调整变桨机构的偏心衬套的装配方法，包括如下步骤装入偏心衬套将偏心衬套装入变桨调节架的导向孔中，偏心衬套的外 圈直径与变桨调节架的导向孔直径配合；装入导向杆将导向杆装入偏心衬套内孔中，偏心衬套的内孔轴线相对的外圈轴线偏心0.1-2.0mm，偏心衬套的内孔与导向杆配合，导向杆沿内孔 作直线运动；调整使用专用工具转动偏心衬套的装配工艺孔，调整导向杆与变桨调 节架导向孔的同轴度、平行度、位置度误差。由于采用了上述的技术解决方案，完全解决了导向杆装配后与变桨调节 架导向孔的同轴度、平行度、位置度难以达到标准要求、容易造成变桨调节 架在沿导向杆运动时出现卡死现象的问题。

采用本发明的偏心衬套结构后， 可以达到如下效果1) 采用偏心衬套后，可以适当降低轮毂、变桨调节和导向杆的加工精 度要求，降低了制造难度，节省了制造成本；

2) 装配过程中，只须通过转动偏心衬套就能很快将导向杆与变桨调节 架导向孔的同轴度、平行度、位置度调整到位，操作简单、方便；

3) 偏心衬套是可以更换的，如果变桨机构长时间运行后偏心衬套出现 磨损，只需要更换偏心衬套，不需要更换变桨调节架，可以大大节约运行维护成偏心衬套，在变桨调节架的装配过程中，通过调整偏心衬套，补偿变桨机构中3个导向杆与变桨调节架导向孔的同轴度、平行度、位置度误差，从而避免变桨调节架在沿导向杆运动时出现卡死现象。参考图1、图2: —种可调整变桨机构的偏心衬套1，变桨机构包括具有导向孔的变桨调节架2和导向杆3，其中，偏心衬套1安装在变桨调节架 2的导向孔中，并在偏心衬套内孔14中安装导向杆3，所述偏心衬套的外圈 11的直径与变桨调节架2的导向孔的直径配合地相对应，所述偏心衬套的 内圈12具有与导向杆配合的尺寸，且其内圈直径相对其外圈直径的偏心距 为0.1-2.0毫米。优选地，所述的可调整变桨机构的偏心衬套的所述偏心衬套内圈和所述 外圈的轴线的偏心距为1毫米。所述偏心衬套在其前部的周面上设有若干均 布的工艺安装孔13。如附图2所示偏心衬套装配状态示意图。 一种调整变桨机构的偏心衬套的装配方法，包括如下步骤 装入偏心衬套将偏心衬套装入变桨调节架的导向孔中，偏心衬套的外圈直径与变桨调节架的导向孔直径配合；装入导向杆将导向杆装入偏心衬套内孔中，偏心衬套的内孔轴线相对的外圈轴线偏心0.1-2.0毫米偏心衬套的内孔与导向杆配合，导向杆沿内孔作直线运动；调整使用专用工具转动偏心衬套的装配工艺孔，调整导向杆与变桨调节架导向孔的同轴度、平行度、位置度误差。采用这种偏心衬套结构后，可以收到如下好处，1)、采用偏心衬套后，可以适当降低轮毂、变桨调节和导向杆的加工精 度要求，降低了制造难度，节省了制造成本；2) 、装配过程中，只须通过转动偏心衬套就能很快将导向杆与变桨调节 架导向孔的同轴度、平行度、位置度调整到位，操作简单、方便；3) 、偏心衬套是可以更换的，如果变桨机构长时间运行后偏心衬套出现 磨损，只需要更换偏心衬套，不需要更换变桨调节架，可以大大节约运行维 护成本。

四、风力发电变桨距控制系统原理

风力发电机组的迎角、桨距角和攻角是评估风能转化效率的重要参数。

迎角、桨距角和攻角是评估风力发电机组风能转化效率的重要参数，它们的合理设计和调整对于提高风力发电效率，贡献于节能减排事业非常关键。

迎角、桨距角和攻角作为风力发电机组的重要参数，具体意义如下：迎角指风力发电机组旋转轴与来风方向的夹角，通俗地说就是控制风车面与风对垂直的度数；桨距角指桨叶最远点旋转轨迹与其理论位置的偏离度，涉及到桨叶的设计和制造；而攻角则是指桨叶前缘相对于风速方向的偏差的角度，攻角越大，风力发电机组对风的利用效率越高。

优化迎角、桨距角和攻角的调整，能够显著提高风力转化效率，从而为促进可持续能源发展做出重要贡献。

五、风力机变桨距调节的三个控制过程

一般是 100层。

拓展：

1、简介：

把风能转变为电能的技术。通过风力发电机实现，利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

2、技术原理

风力发电的基本原理是风的动能通过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能。主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机。上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。

为了有效地利用风能，偏航装置根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对向风。由于齿轮箱是在MW级风力发电机组 中过载和过早损坏率较高的部件，国外开始研 制一种直接驱动型的风力发电机组(亦称:无 齿轮风力发电机)，这种机组采用多级异步电 机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮为了跟踪最佳叶片尖速比，使风电机组在 较大的风速范围内获得最佳功率输出，须对转 速或功率进行调节。常用的调节方式有两种:一种是失速调节，另一种是变桨距调节一即叶片可以绕叶片上的轴转动，改变叶片气动数据，实现功率调节。

六、风力发电机组变桨距方式

风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力，其系统结构如下：

风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。

七、风力发电变桨系统工作原理

风车的作用主要是将风力转化为桨轮转动得来的动力。

从物理上讲，就是将风能转化为动能，从而将低处的水提上来，这个提水的工作现在已由电力驱动的抽水机代替。

公元1927年起，柴油机的抽水站就做了实际上的抽水工作。风车就不再被人们使用了。不过，在第二次世界大战中，由于当时的柴油机缺乏燃料而不能驱动抽水机，因此，风车又一次得到使用，这也是人们最后一次使用风车进行抽水工作。

八、变桨距风力发电机原理

大功率风力发电机的增速器使用行星齿轮传动副，标准的配置是有连续变桨距装置，就像直升飞机、旋翼机、标准配置的模型直升飞机的旋翼，可以在飞机机身坐标系上连续实时调节旋转中旋翼的桨距。国内大功率风力发电机的传动结构，都是用进口机械加工设备制造。 人的素质体现在机械加工的精密、冶金工业的扎实、空气动力分析的严谨

九、风力发电机组变桨系统

组成风力发电系统的主要部件是塔架、发电机、齿轮增速器(一般为传动效率高的行星齿轮传动)、变桨偏航系统(按风力大小调整桨叶迎风面)、桨叶、联轴器、电控系统等。风力发电技术采用空气洞力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等;它用垂直直线4-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。该技术原理根据空气片条理论，实际计算可选取垂直风机旋转轴的切面进行计算模型，按叶片实际尺寸，每个叶片的旋转轴心距离为N米;用CFD技术进行模拟气动系数计算，计算原理采用离散数字方法求解翼形断面的气动力，用网格方法对雷诺数流动涡量分布比较形成高雷诺数下对Navier-Stokes方程进行数字模拟计算的原理结果。

顶一下

(0)

0%

踩一下

(0)

0%