立軸風(fēng)力機(jī)控制策略研究及仿真.pdf

1、風(fēng)能利用技術(shù)的快速發(fā)展已使風(fēng)能成為目前最重要的一種可再生資源?，F(xiàn)有的風(fēng)能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)大部分將風(fēng)能通過(guò)風(fēng)力機(jī)裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，通常風(fēng)力機(jī)按風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸在空間的方向，分為水平軸風(fēng)力機(jī)(HorizontalAxis Wind Turbine簡(jiǎn)稱(chēng)為HAWT)和立軸風(fēng)力機(jī)(Vertical Axis Wind Turbine簡(jiǎn)稱(chēng)為VAWT)兩大類(lèi)，達(dá)里厄型(Darrieus)風(fēng)力機(jī)為立軸風(fēng)力機(jī)的典型機(jī)型。立軸風(fēng)力機(jī)由于其結(jié)構(gòu)和氣

2、動(dòng)性能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越被人們重視。
　　 變速風(fēng)力機(jī)可以在很大的風(fēng)速范圍內(nèi)工作，而且能最大限度的捕獲風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，而成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以大型變速立軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象，風(fēng)力機(jī)為典型的達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)發(fā)電。通過(guò)建立風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能評(píng)估模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、電機(jī)以及控制系統(tǒng)的模型，并在MATLAB/SIMULINK進(jìn)行仿真模擬，得到風(fēng)力機(jī)在各種工況下的運(yùn)行情況，并實(shí)現(xiàn)了最大風(fēng)能追蹤的算法。<

3、br>　　 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)提高了風(fēng)能利用率，但增加了控制系統(tǒng)的難度，本文對(duì)最大風(fēng)能追蹤策略的理論進(jìn)行分析研究。分析了達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能評(píng)估模型，該模型是基于葉素動(dòng)量理論的雙多流管模型，考慮了達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片對(duì)風(fēng)輪下盤(pán)面流動(dòng)干涉的特性，以及翼型動(dòng)態(tài)失速、氣動(dòng)阻力的影響，對(duì)1MW達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析，得到了該風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能，如風(fēng)力機(jī)在各風(fēng)速下的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，以及在各風(fēng)速下的氣動(dòng)功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為仿真模擬提供

4、基礎(chǔ)。根據(jù)仿真的需要分別建立了風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)模型、永磁同步電機(jī)模型、最大功率跟蹤算法等模型。永磁同步發(fā)電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)軸下建立，并對(duì)同步電機(jī)的解耦控制做了分析，最大功率跟蹤算法采用尖速比控制方法。最后在MATLAB/SIMULINK中且搭建了整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)1MW達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)低風(fēng)速氣動(dòng)、高風(fēng)速剎車(chē)、額定風(fēng)速下變風(fēng)速運(yùn)行等工況進(jìn)行了仿真模擬。通過(guò)模擬得到風(fēng)力機(jī)在各種工況下的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)了最大風(fēng)能追蹤的算法，采用尖速比的控制方法追蹤