變速變槳風(fēng)力發(fā)電機控制研究

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1、361索言汽粉按IDONGFANGTURBlNE為19．8dB，相位裕度為43．8度。圖2變速變槳風(fēng)力發(fā)電機的工作曲線torquecontro—～—’‘—＼、～～—＼V／^＼占≮●_●●●，-●●?●。_●●+●-＼＼【；M：19gdBFrcq：17rad／s~：cSt曲Ieoopl圖3風(fēng)速為9m／s，F(xiàn)D120A風(fēng)力發(fā)電機力矩控制器當風(fēng)力發(fā)電機達到額定功率時，發(fā)電機力矩器設(shè)計的時候可以增加驅(qū)動鏈阻尼，減少齒輪箱給定值恒定，這樣低速軸阻尼很小嗍。對于風(fēng)電機的疲勞載荷。通常在力矩給定值基礎(chǔ)上增加一個組中的傳動鏈則容易引起作用在齒輪箱上的扭矩傳動鏈系統(tǒng)頻率上的很小波動，通過相位調(diào)整

2、可大范圍波動，增加齒輪箱疲勞載荷，在力矩控制以抵消諧振作用，有效地增)an-5~動鏈阻尼。傳動豪言汽粉1f{}．37DONGFANGTURBINE鏈阻尼結(jié)構(gòu)如圖4所示，高通濾波器的形式如下：經(jīng)達到額定轉(zhuǎn)速，同時風(fēng)速的變化可以作為外部擾動量來考慮，這樣可以把變槳控制器設(shè)計簡GU——————————■((2_／))+2E+?化為單輸入單輸出的系統(tǒng)。其中，G是增益，作用在發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測量在不同槳距角下，風(fēng)力發(fā)電機氣動扭矩對槳上，能夠用來產(chǎn)生輔助波動。角頻率09必須在阻距角的變化率不同，這樣會引起在不同槳距角時尼振蕩的頻率附近。時間常數(shù)可以用來補償系變槳控制器控制靈敏度不同。為了抵消這

3、種不利統(tǒng)的時間滯后。影響，可以采用增益表控制方式。圖6為不同風(fēng)速盡管可以設(shè)計出很有效的濾波器以便在很寬變槳需求到發(fā)電機轉(zhuǎn)速Bode圖，從圖中可知，不的峰值上產(chǎn)生頻率響應(yīng)，但是這會影響系統(tǒng)的總同風(fēng)速Bode圖不同，這樣很難統(tǒng)一對變槳控制器體性能，因為引入了低頻時轉(zhuǎn)矩和功率的變化。設(shè)計。圖7為添加增益表控制后不同風(fēng)速變槳需求即使峰值較窄，也會有很大的頻率響應(yīng)以槳葉穿到發(fā)電機轉(zhuǎn)速Bode圖，從圖中可知，不同風(fēng)速越倍數(shù)來干擾系統(tǒng)，如3P或6P，因此在高通濾波Bode圖在變槳控制器設(shè)計帶寬內(nèi)基本相同，這樣器上疊加一個或者多個陷波器。便于變槳控制器設(shè)計。圖5為風(fēng)速18m／s，F(xiàn)D120A風(fēng)

4、機運行于三維湍流風(fēng)場情況下的齒輪箱輸入力矩累積變化。從圖中可以看出增加驅(qū)動鏈阻尼以后，齒輪箱輸入力矩累積變化明顯減少，這樣可以減少齒輪箱的疲勞載荷。由于增加的轉(zhuǎn)矩紋波很小，這樣對功率景車冪琴至攀蘺：·：?：‘：：：：：?：影響也非常小。it?'。十十{t}??～‘1?}-?'：：_：：_：·：：?十t．?t?十?1?}?！‘‘轉(zhuǎn)t一．-'{十十??t—f-÷‘一·}。l{·}一I十十+÷-●tI}．¨1}?-‘。。?●t?+?{{●{·，‘蕘}{：’●十t}}I{÷?』．；；·；；-i}???--{?---{；．?===．扣“-_i．*{：：·l：．{：：?十?●十呻'}?

5、?}{一}{{·}～}+{+-?t一-+?1?}}-t·{L；t：j：JI-：；：：：．；jLi：i玉tH●一—l圖6不同風(fēng)速變槳命令到電機轉(zhuǎn)速Bode圖圖4傳動鏈阻尼結(jié)構(gòu)圖lOe+jO一～?it4lIJ．ii．—?LLii?i．j'L；i；㈠i?；}iitiii：、ii{；jliljilijjij???r～，一r。?j1t{???，?～r—ry-1}‘}'???一}?t一}¨}。!。T}i一??‘1?一t?!‘t葉。?‘竹主8．0e+09??卜j，j～jjijj?一li；一jj潲ij；：??ji’■_．?卜；}l：i；i÷：Zl}{ij{lii}】ijl{j；l】lI、_—÷

6、-—■—H竹60e+o940e+09圖7添加增益表控制后不同風(fēng)速變槳命令到電機轉(zhuǎn)速2．0e+o9Bode圖風(fēng)力發(fā)電機變槳控制器的設(shè)計同樣主要考慮0Oe4000l2345678910Frequency[I／S】保證系統(tǒng)穩(wěn)定和良好的動態(tài)性能?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電圖5風(fēng)速18m／s，齒輪箱輸入力矩累積變化機上廣泛使用的變槳控制器同樣也是比例加積分的PI控制器，采用比例環(huán)節(jié)來保證變槳動作快速響應(yīng)，積分環(huán)節(jié)來保證變槳控制沒有穩(wěn)態(tài)誤差。FD120A風(fēng)力發(fā)電機變槳控制器Bode圖如圖8所示，風(fēng)力發(fā)電機氣動扭矩是槳距角、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和變槳控制器穩(wěn)定，幅值裕度為8．56dB，相位裕度風(fēng)速的函數(shù)。在變槳控制時

7、，風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速已為39．1度。38f圣右汔粉找1DONGFANGTURBINE本文分析了變速變槳風(fēng)力發(fā)電機控制的一般原理。采用FD120A風(fēng)力發(fā)電機控制器設(shè)計為例，分析了如何提高風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)能的捕獲，介紹了力矩控制器和變槳控制器的設(shè)計以及驅(qū)動鏈和塔筒阻尼器的設(shè)計。采用變速控制方式，在變速范圖8風(fēng)速為15m／s，F(xiàn)D120A風(fēng)力發(fā)電機變槳控制器圍內(nèi)維持風(fēng)力發(fā)電機運行在最佳葉尖速比可保證風(fēng)力發(fā)電機塔筒前后振動是很弱的阻尼振最大風(fēng)能捕獲；采用PI控制器，可保證力矩和變蕩，有很強的諧振響應(yīng)。響應(yīng)的