第一篇：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率解耦控制的研究

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雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率解耦控制的研究

作者：齊向東 史巖鵬

來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2012年第18期

摘要：介紹雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本原理，利用矢量控制并結(jié)合定子磁場定向的矢量控制，建立基于Matlab的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型。為了更為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)定子磁場定向并考慮到定子繞組電阻對(duì)磁場定向的影響，采用改進(jìn)型的定子磁鏈觀測模型。通過仿真驗(yàn)證了采用改進(jìn)型定子磁場定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率解耦。

關(guān)鍵詞：矢量控制；磁場定向；雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)；雙閉環(huán)控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN911—34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—373X（2012）18—0185—03引言

風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，在資源消耗日益增長的今天，其發(fā)展前景相當(dāng)可觀。而采用雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有著顯著的發(fā)展優(yōu)勢，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展將大規(guī)模減少常規(guī)能源的消耗，有效地改善我國的能源結(jié)構(gòu)。

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)[1—2]是目前最優(yōu)的控制方式。交流勵(lì)磁變頻器只需提供轉(zhuǎn)差功率就能大大減小變頻器的容量，它可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓頻率，實(shí)現(xiàn)定子電壓恒頻輸出，通過磁場定向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量[3—4]，實(shí)現(xiàn)功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大風(fēng)能跟蹤。

第二篇：雙饋發(fā)電機(jī)工作原理

雙饋發(fā)電機(jī)工作原理 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是時(shí)下應(yīng)用比較廣泛的風(fēng)機(jī)，它的特殊之處在于其定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組都直接或間接地與電網(wǎng)相連，定子側(cè)繞組產(chǎn)生的工頻交流電直接饋入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)的功率通過整流逆變裝置上網(wǎng)。與一般的異步發(fā)電機(jī)相比，雙饋風(fēng)機(jī)允許發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子側(cè)（相當(dāng)于勵(lì)磁繞組）中電流的大小和頻率可以通過整流逆變裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而在轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的情況下，維持定子側(cè)輸出功率頻率的恒定。

暫態(tài)建模資料

摘要

隨著風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)容量的快速增加，風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行性能的影響越加 明顯。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要 的影響。

本文對(duì)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的仿真建模、運(yùn)行控制及模型的有效性 進(jìn)行了研究分析，主要包括以下內(nèi)容：

分析了兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，建立了 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行電磁暫態(tài)模型，對(duì)不同運(yùn)行條件下雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī) 組的運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真模擬，深入了解了雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特性。建立了聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制策略，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了控 制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型，分析了PI控制器參數(shù)選擇對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響，提出 了PI控制器參數(shù)設(shè)置的方法。

提出了電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的短路電流計(jì)算簡化模

型，為評(píng)估雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組短路對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的影響提供了有效的計(jì) 算模型。

設(shè)計(jì)了風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)短路試驗(yàn)方案，分析了短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)識(shí)別出風(fēng)電機(jī)組

廠家未提供的風(fēng)電機(jī)組撬杠保護(hù)動(dòng)作值，并仿真重現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)短路試驗(yàn)，仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，驗(yàn)證了所構(gòu)建系統(tǒng)模型和仿真系統(tǒng)的有效性。研究現(xiàn)狀

由于風(fēng)能是一種隨即性很強(qiáng)的一種能源，不能像火力發(fā)電、水力發(fā)電那樣 可以預(yù)先調(diào)度，因此大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電的接入對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行 帶來了諸多不利的影響，對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)峰帶來了困難。同時(shí)由于風(fēng)電 機(jī)組大多包含有對(duì)運(yùn)行條件要求很高的電力電子變流器，在一些運(yùn)行方式下電 網(wǎng)的擾動(dòng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行也會(huì)帶來一定的影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起風(fēng)電 機(jī)組跳閘，造成電網(wǎng)功率大幅波動(dòng)，威脅著電網(wǎng)的運(yùn)行安全，而從系統(tǒng)持續(xù)運(yùn) 行的角度考慮，通常希望風(fēng)電機(jī)組具有一定的故障穿越能力，能夠在一定的故 障情況下持續(xù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，因此對(duì)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性，需要進(jìn)行深入 的研究。

目前聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組可分為恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組(CSCF)及變速恒頻風(fēng) 電機(jī)組(VSCF)兩種，恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組是指在發(fā)電過程中保持轉(zhuǎn)速不變的風(fēng)

電機(jī)組，所采用的發(fā)電機(jī)主要是同步發(fā)電機(jī)及鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，前者運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，后者工作轉(zhuǎn)速稍高于同步轉(zhuǎn)速。變速恒頻風(fēng)電機(jī)組是指發(fā)電過程中

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)風(fēng)速不同做出改變的風(fēng)電機(jī)組，通常有：鼠籠式異步發(fā)電機(jī)變 速恒頻風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，交流勵(lì)磁雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，無刷雙饋 發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，直驅(qū)型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。由于變速恒頻 風(fēng)電機(jī)組具有較高的風(fēng)能利用效率，較恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組而言具有一定的優(yōu)勢。其中雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組由于所需變流器的容量較小，成為目前最廣泛采用的風(fēng) 力發(fā)電技術(shù)。

建模

雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組是一種變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于其具有在寬風(fēng)速范 圍內(nèi)有著較高風(fēng)能利用效率、有一定的無功功率調(diào)節(jié)能力，所需變流器容量較 小等特點(diǎn)，成為目前主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本章介紹了雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的數(shù) 學(xué)模型，并分析了其數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。

第三篇：變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)研究

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變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)研究 作者：張鳳 張曉紅 盧業(yè)蕙

來源：《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》2012年第35期

摘 要：該文分析了變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行區(qū)域，并針對(duì)高低風(fēng)速區(qū)采取不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速區(qū)最大風(fēng)能追蹤和高風(fēng)速區(qū)的額定功率保持。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 變速恒頻 控制策略

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-0

1在當(dāng)今新能源技術(shù)開發(fā)中，風(fēng)電成為最成熟、最具開發(fā)利用的發(fā)電技術(shù)。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電系統(tǒng)的重要裝置，直接影響輸出電能的質(zhì)量和效率，因此選取合適的控制策略是保證系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力機(jī)通過齒輪箱與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連，發(fā)電機(jī)定子直接連接到電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子通過變頻器并網(wǎng)。“雙饋”是指發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子同時(shí)向電網(wǎng)饋電。

根據(jù)不同的風(fēng)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有五個(gè)運(yùn)行區(qū)域，如圖1所示，每個(gè)運(yùn)行區(qū)域機(jī)組的輸出功率不同。

圖1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行區(qū)域

其中，A為并網(wǎng)區(qū)；B為最大風(fēng)能追蹤（MPPT）區(qū)域；C為過渡區(qū)；D為功率限制區(qū)。E為切出停機(jī)區(qū)。

由于風(fēng)速的不斷變化，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在不同的運(yùn)行區(qū)域。通常將發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行策略確定為：低風(fēng)速區(qū)域，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的追蹤或使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速最大。高風(fēng)速區(qū)域，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組保持額定功率輸出。低風(fēng)速區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制策略

（1）矢量控制雙饋發(fā)電機(jī)組矢量控制的目標(biāo)是對(duì)發(fā)電機(jī)中復(fù)雜變量間的關(guān)系解耦，使實(shí)現(xiàn)控制變得簡單。基于雙饋發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型利用基于定子磁鏈定向的矢量控制實(shí)現(xiàn)有功功率P和無功功率Q的解耦控制，再分別對(duì)其施行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的變速恒頻運(yùn)行和最大風(fēng)能捕獲[1]。

（2）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）直接轉(zhuǎn)矩控制是通過對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩做滯環(huán)比較，再適當(dāng)選擇逆變器的開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速的控制。

直接轉(zhuǎn)矩控制的磁鏈軌跡有兩種形式，一種正六邊形，六條邊對(duì)應(yīng)于六個(gè)電壓矢量，通過切換逆變器的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁鏈軌跡的控制[2]；另一種圓形，通過實(shí)時(shí)計(jì)算發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈的誤差，結(jié)合定子磁鏈的空間位置選擇相應(yīng)的開關(guān)矢量。

（3）滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是利用其高速開關(guān)特性將系統(tǒng)的相軌跡引導(dǎo)到一個(gè)設(shè)計(jì)好的曲面上，使系統(tǒng)的狀態(tài)變量在設(shè)計(jì)好的的曲面上做滑模運(yùn)動(dòng)。雙饋感應(yīng)發(fā)電系統(tǒng)以功率相對(duì)誤差作為切平面，實(shí)現(xiàn)誤差跟蹤和風(fēng)能最大捕獲[3]；以力矩為控制信號(hào)，解決滑動(dòng)模切換抖動(dòng)的問題。高風(fēng)速區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制策略

當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過額定風(fēng)速后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入功率限制區(qū)。變槳距控制技術(shù)是指通過調(diào)節(jié)槳葉的節(jié)距角，改變氣流對(duì)槳葉的攻角，進(jìn)而控制風(fēng)輪捕獲的轉(zhuǎn)矩或者功率，在高風(fēng)速區(qū)域通過對(duì)槳葉節(jié)距角的調(diào)整，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出功率保持

恒定。

（1）模糊PID控制。模糊PID控制在雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的應(yīng)用是將控制規(guī)則利用模糊集表示成規(guī)則庫存入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)實(shí)際響應(yīng)狀況進(jìn)行模糊推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的最優(yōu)調(diào)整，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高系統(tǒng)的抗干擾性和魯棒性。給定信號(hào)為發(fā)電機(jī)的限制功率或轉(zhuǎn)速，反饋信號(hào)與給定信號(hào)比較，對(duì)誤差和誤差的變化率進(jìn)行模糊推理，對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整后發(fā)出槳葉節(jié)距角信號(hào)，控制節(jié)距角增大或減小[4]。

（2）H∞魯棒控制。H∞魯棒控制是指在Hardy空間中通過一些性能指標(biāo)的無窮范數(shù)將被控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)變?yōu)镠∞范數(shù)最小化的問題。在風(fēng)速和風(fēng)向不斷變化的情況下，利用魯棒控制器設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速控制器使發(fā)電機(jī)在設(shè)定好的風(fēng)速范圍內(nèi)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在低風(fēng)速區(qū)的最大風(fēng)能追蹤和高風(fēng)速區(qū)的保持額定功率控制[5]。結(jié)語

該文針對(duì)不同運(yùn)行區(qū)域的控制目標(biāo)，分析了風(fēng)力機(jī)特性，研究了實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤的控制策略，通過調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速，保持最佳葉尖速比，追蹤最佳功率曲線。在高風(fēng)速區(qū)域，對(duì)發(fā)電機(jī)組的變槳距控制技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)各控制方式進(jìn)行分析總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)研究本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告

題目：風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)研究

學(xué)院：信息工程系電氣工程及自動(dòng)化

專業(yè)：電機(jī)電器

班級(jí)：電氣051班

學(xué)號(hào)：7022805017

姓名：熊寅

指導(dǎo)教師：江智軍

填表日期：2008年4月4日

一、選題的依據(jù)及意義

1.1 選題依據(jù):

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用三槳葉與輪毅剛性連接的結(jié)構(gòu)，即定槳距風(fēng)輪。槳葉端部

1.5—2.5m的部分設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)成可控制的葉尖擾流器，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要停機(jī)時(shí)，擾流器可旋轉(zhuǎn)90度形成阻尼板，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度迅速下降，這一機(jī)構(gòu)稱為氣動(dòng)剎車。

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造水平的不斷提高，在大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中已經(jīng)普遍開始采用變槳距風(fēng)輪。變槳距風(fēng)輪的槳葉和輪毅不再是剛性連接，而是通過可以轉(zhuǎn)動(dòng)的推力軸承或者專為變槳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器來聯(lián)接。這種風(fēng)輪的優(yōu)點(diǎn)在于可以根據(jù)風(fēng)速來調(diào)節(jié)氣流對(duì)葉片的攻角，當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時(shí)，通過調(diào)節(jié)風(fēng)輪的受力可以使風(fēng)機(jī)保持在穩(wěn)定的輸出功率上。而且，在大風(fēng)的情況下可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)處于順槳狀態(tài)從而改善整個(gè)風(fēng)機(jī)的受力狀況。

與火電煤電等常規(guī)發(fā)電方式不同，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要頻繁地起停，并且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，轉(zhuǎn)速大都設(shè)計(jì)在每分鐘十幾到三十幾轉(zhuǎn)之間，機(jī)組容量越大，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。所以，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間通常需要增設(shè)增速齒輪箱。而風(fēng)力發(fā)電廠的安裝和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都表明，齒輪箱往往是維護(hù)工作量最大的一個(gè)部件，也是成本最高、壽命最短的部件之一，故此，如何提高齒輪箱的可靠性或者是否可以取消齒輪箱就成為廣大風(fēng)力發(fā)電研究者的研究課題之一。

變速恒頻直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)不接增速齒輪箱，直接和發(fā)電機(jī)禍合;發(fā)電機(jī)的定子為三相繞組或多相繞組，轉(zhuǎn)子為永磁或電勵(lì)磁結(jié)構(gòu);定子發(fā)出非工頻的電能，電壓也隨轉(zhuǎn)速變化;系統(tǒng)中有整流逆變裝置，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率都在變化的交流電經(jīng)整流逆變后變成恒壓恒頻的電能輸入電網(wǎng);通過調(diào)節(jié)逆變裝置的控制信號(hào)可以改變系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率，實(shí)時(shí)滿足電網(wǎng)的功率需要。在變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，整流逆變裝置的容量需要與發(fā)電機(jī)容量相等。

1.2選題意義：

變速恒頻發(fā)電是一種新型的發(fā)電技術(shù)，非常適用于風(fēng)力、水力等綠色能源開發(fā)領(lǐng)域，尤其是

在風(fēng)力發(fā)電方面，變速恒頻體現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性和廣闊的應(yīng)用前景1)傳統(tǒng)的恒速恒頻發(fā)電方式由于只能固定運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速上，當(dāng)風(fēng)速改變時(shí)風(fēng)力機(jī)就會(huì)偏離最佳運(yùn)行轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致運(yùn)行效率下降。采用變速恒頻發(fā)電方式，就可按照捕獲最大風(fēng)能的要求，要風(fēng)速變化的情況下實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，使之始終運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)速上。(2)變速恒頻發(fā)電可以在異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加三相低頻電流實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁，控制勵(lì)磁電流的幅值、頻率、相位實(shí)現(xiàn)輸出電能的恒頻恒壓。(3)采用變速恒頻發(fā)電技術(shù)，可使發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)良好的柔性連接，比傳統(tǒng)的恒頻發(fā)電系統(tǒng)更易實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作及運(yùn)行。

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到各國的重視。首先，它來自于自然，取之不盡用之不竭;其次，風(fēng)力發(fā)電只降低了風(fēng)的速度，并不產(chǎn)生任何有害的物質(zhì)，對(duì)大自然沒有污

染。這些優(yōu)勢使得人們對(duì)它青睞有加。

隨著風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用得越來越廣，在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中所占比例越來越大，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)要朝著大功率、高效率、直驅(qū)式、變轉(zhuǎn)速、變槳距和最優(yōu)控制等方向發(fā)展，達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行性能、提高風(fēng)能利用率、簡化結(jié)構(gòu)提高可靠性、減少材料消耗、降低機(jī)組重量、降低造價(jià)的目的。對(duì)我們能源節(jié)約的問題上有著重要的意義。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）

2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：

我國雖然是在20世紀(jì)70年代就開始研制大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，但直到在90年代國家“乘風(fēng)計(jì)劃“的支持下，風(fēng)力發(fā)電才真正從科研走向市場。在國家有關(guān)部委的支持下，額定功率為Zoowk、25OWk、300wk、600姍的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已研制成功，ZOOWk~600wk的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造技術(shù)己基本掌握，并開始研制兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。我國自主開發(fā)的20OWk~300wk級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的國產(chǎn)化率已超過9%0;6O0Wk風(fēng)力發(fā)電機(jī)組樣機(jī)的國產(chǎn)化率達(dá)到80%左右。此外還開發(fā)了一批風(fēng)光、風(fēng)柴聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院研制的20Owk風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，于1997年4月通過了國家級(jí)技術(shù)成果鑒定，同年12月又完成了中試樣機(jī)的研制。由上海藍(lán)天公司主持研制的300wk風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，1998年初在南澳風(fēng)電場投入并網(wǎng)運(yùn)行，目前運(yùn)行情況良好。在6O0wk風(fēng)力機(jī)研制方面，由國家科委立項(xiàng)，新疆風(fēng)能公司、浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院等單位主持的大型風(fēng)力機(jī)國產(chǎn)化項(xiàng)目也邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。到2003年，我國己在11個(gè)省區(qū)建立了27個(gè)風(fēng)電場，總裝機(jī)容量達(dá)46萬wk。其中達(dá)坂城風(fēng)電場累計(jì)安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組172臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到9.2萬kw;南澳風(fēng)電場安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組近百臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到4.8萬kw;內(nèi)蒙輝騰勒風(fēng)電場裝機(jī)容量也超過3萬kw;福建的坪潭、大連橫山、浙江舟山、上海崇明也都在規(guī)劃建設(shè)500wk、6O0wk、800wk容量不等的風(fēng)力發(fā)電場。其次，浙江、福建、廣東沿海及新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)都有較大功率的風(fēng)力發(fā)電場。東部沿海有豐富的風(fēng)能資源，距離電力負(fù)荷中心近，海上風(fēng)電場必將成為今后我國新興的能源基地。

雖然我國近幾年風(fēng)電發(fā)展很快，裝機(jī)量以每年20%以上的速度遞增，但風(fēng)電仍僅占全國電力總裝機(jī)的0.11%。相比國外，我國在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究上比較落后，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，工藝技術(shù)落后，一些原材料和產(chǎn)品國產(chǎn)化程度低，重要原材料和零部件以及大容量的風(fēng)力發(fā)電裝置絕大多數(shù)依靠進(jìn)口。國內(nèi)自制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為異步發(fā)電機(jī)，不能做到變速恒頻發(fā)電，不能有效地利用各種風(fēng)況下的風(fēng)能。總體上，我國的風(fēng)力發(fā)電目前仍處于起步階段。

為更好地實(shí)施國家可持續(xù)發(fā)展和西部大開發(fā)戰(zhàn)略，國家計(jì)委、科技部、國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，其中包括國家的光明工程和863計(jì)劃——后續(xù)能源技術(shù)主題等國家重大科技發(fā)展項(xiàng)目。我國風(fēng)力發(fā)電指導(dǎo)思想是以市場為導(dǎo)向，選擇成熟的、具有市場前景的技術(shù)、產(chǎn)品作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，提出合理的發(fā)展目標(biāo)，制定符合市場發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。采取規(guī)范市場的措施，進(jìn)一步推動(dòng)新能源和可再生能源技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。我國風(fēng)力發(fā)電劃是重點(diǎn)開發(fā)6O0kW及以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn);研究開發(fā)無齒輪箱、多級(jí)低速發(fā)電機(jī)、變速恒頻等新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;提高10kw以下離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平，推廣風(fēng)/光互補(bǔ)、風(fēng)/柴互補(bǔ)和風(fēng)/光/柴聯(lián)合供電系統(tǒng)。我國風(fēng)力發(fā)電的主要目標(biāo)是:2005年并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到120萬kw，形成15一20萬kw的設(shè)備制造能力，以滿足國內(nèi)市場需求;到20巧年新能源和可再生能源年開發(fā)量達(dá)到4300、萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國當(dāng)時(shí)能源消費(fèi)總量的2%，該產(chǎn)業(yè)將成為國民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)新興行業(yè)，拉動(dòng)機(jī)械、電子、化工、材料等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)減輕大氣污染、改善大氣環(huán)境質(zhì)量作用明顯，將減少3000多萬噸的溫室氣體及200多萬噸二氧化硫等污染物的排放，提供近50萬個(gè)就業(yè)崗位。可見，有了國家的重視和政策的支持，風(fēng)力發(fā)電必將有廣闊的發(fā)展前景。

2.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢：

首先從裝機(jī)容量上來看近幾年世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。到2001年，全球總裝機(jī)容量為25273MW，其中德國裝機(jī)容量為8OOOWM，名列首位，占世界風(fēng)電裝機(jī)容量的30%。美國裝機(jī)容量達(dá)4000WM，名列第二。西班牙為3300WM，名列第三。丹麥裝機(jī)容量265OWM，英國為65OWM，中國為400WM，排列第八位。到2002年底，世界總裝機(jī)容量為32037WM，而歐洲占全世界的74.4%，為23832MW。據(jù)預(yù)測，在2001一2005年的5年間，全世界新增風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電能力約為3900WM，到2010年全世界總裝機(jī)容量會(huì)超過140000WM，預(yù)計(jì)2020年的世界風(fēng)力發(fā)電量將占全世界總發(fā)電量的10%。

其次，從政策上來了解各國對(duì)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的態(tài)度。為促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，世界各國政府特別是歐美國家出臺(tái)了許多優(yōu)惠政策，主要包括有:投資補(bǔ)貼、低利率貸款、規(guī)定新能源必須在電源中占有一定比例、從電費(fèi)中征收附加基金用于發(fā)展風(fēng)電、減排C02獎(jiǎng)勵(lì)等。歐洲的德國、丹麥、荷蘭等采用政府財(cái)政扶持、直接補(bǔ)貼的措施發(fā)展本國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè);美國通過金融支持，由聯(lián)邦和州政府提供信貸資助來扶持風(fēng)力發(fā)電事業(yè);印度通過鼓勵(lì)外來投資和加強(qiáng)對(duì)外合作交流發(fā)展風(fēng)力發(fā)電;日本采取的措施則是優(yōu)先采購風(fēng)電。多種多樣的優(yōu)惠政策促進(jìn)了各國風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展。

三、本課題研究內(nèi)容

本文以變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)為控制對(duì)象，對(duì)由其構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其相關(guān)的控制技術(shù)進(jìn)行研究，研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：

1.深入研究變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù);

2.針對(duì)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，相應(yīng)提出同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略;

3.設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于測試控制策略的可行性;

4.完成主要控制部分的軟件設(shè)計(jì);

5.結(jié)合平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

四、本課題研究方案

本文首先從傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始分析，研究變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與其具有哪些不同以及具有的的優(yōu)勢，然后談及同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制略、運(yùn)行原理和發(fā)電系統(tǒng)的組成。研究方案中還包括控制系統(tǒng)中硬件部分的組成和軟件部分的組成，如何通過仿真模型實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這種控制方案的實(shí)施。

五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度

5.1研究目標(biāo)。

5.2 主要特色

伴隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和對(duì)風(fēng)能利用水平要求的不斷提高，風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng)一直處在人們關(guān)注的焦點(diǎn)之下，是人們不斷研究和改進(jìn)的對(duì)象。同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以其無齒輪箱、輸出有功和無功功率可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢曾經(jīng)博得過人們的青睞，但因其難以滿足恒速恒頻的控制要求一度退出風(fēng)電舞臺(tái)。現(xiàn)在，電力電子技術(shù)的發(fā)展使得同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制變得更加簡單，變速恒頻技術(shù)的進(jìn)步給同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。

變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:可以實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能獲取，對(duì)永磁機(jī)組而言有較高的效率;有較寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍，可在-30%～+15%的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行;沒有齒輪箱，可靠性好;控制簡單，可靈活地調(diào)節(jié)有功和無功功率。

六、參考文獻(xiàn)

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[30]C.S.Berendsen, G.Champenois, J.Pavoine.Commutations Strategies for Brushless D.C.Motor Influence on the Instant Torquc.IEEE, 1990

[31]Nicola Bianchi, Silverio Bolognani and Brian J.Chalmers.Salient-Rotor PM Synchronous Motors for an Extended Flux-Weakening Operation Range.IEEE Trans.On Industry Application, 2000

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[33]M Marinescu, N Marinescu.Numerical computation of torque in permanent magnet motors by Maxwell stresses and energy method [J].IEEE Trans.On Magnetic s, 1988

[34] TMS320LF/LC240xA DSP Controllers System and Peripherals Reference Guide, Texas Instruments, 2002

第五篇：運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)技術(shù),控制方法,控制系統(tǒng)

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運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)大全,控制方法,控制系統(tǒng)

兆瓦級(jí)直驅(qū)式變速變槳恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

[技術(shù)摘要]本發(fā)明涉及一種兆瓦級(jí)直驅(qū)式變速變槳恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其結(jié)構(gòu)由葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)、永磁多級(jí)同步發(fā)電機(jī)、底座、機(jī)艙、偏航系統(tǒng)、液壓系 統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，測風(fēng)系統(tǒng)、塔架及變速恒頻控制系統(tǒng)等各部件組成。由葉輪直接驅(qū)動(dòng)永磁多級(jí)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁同步發(fā)電機(jī)定子通過逆變系統(tǒng)將風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組輸出的電能送入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能-機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)換。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制采用微處理器，及時(shí)準(zhǔn)確的獲取環(huán)境外部所有信息，控制系統(tǒng)根據(jù)這些信息，調(diào)整風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一直在優(yōu)化、安全的環(huán)境里運(yùn)行。同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在不同風(fēng)速段運(yùn)行，使風(fēng)能利用系數(shù)＞0.47，更好的提高風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的性價(jià)比。

[垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)

[技術(shù)摘要]一種垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其塔架結(jié)構(gòu)由支撐桿組成，所述支撐桿上設(shè)有上、下二機(jī)座及安裝在二機(jī)座之間的風(fēng)輪；所述風(fēng)輪包括旋轉(zhuǎn)軸及安裝在旋轉(zhuǎn)軸上 的三片或三片以上的葉片，所述旋轉(zhuǎn)軸與地平面垂直；所述風(fēng)輪還設(shè)置有供葉片運(yùn)行的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌固定在機(jī)座上，所述葉片與導(dǎo)軌之間設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，其不會(huì) 輕易造成葉片的損壞，提高了使用壽命，且該塔架可以牢固地安裝在地上，不會(huì)出現(xiàn)塔架傾倒，造*員及設(shè)備損傷的危險(xiǎn)，且其使用壽命長，同時(shí)在使用過程中也可 方便維修和保養(yǎng)。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)光互補(bǔ)太陽能應(yīng)用系統(tǒng)

[技術(shù)摘要]一種涉及風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)光互補(bǔ)太陽能應(yīng)用系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)本體，風(fēng)力發(fā)電機(jī)本體至少包括葉片、發(fā)電機(jī)、支臂和尾駝，并依次相 連，發(fā)電機(jī)側(cè)部安裝托盤，其特征在于：葉片聯(lián)接一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件，所述的驅(qū)動(dòng)部件可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)葉片的槳距角；葉片與葉片軸相連，驅(qū)動(dòng)部件與葉片軸之間連接傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)；第一基座卡套于發(fā)電機(jī)主軸中，其法蘭面連接軸座，葉片軸套設(shè)于軸座中，第二基座與第一基座固定連接，該第二基座上安裝驅(qū)動(dòng)部件，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一齒 輪、中間齒套和第二齒輪，且依次通過齒輪嚙合，第一齒輪與驅(qū)動(dòng)部件相連接，中間齒套與第一基座相卡套，第二齒輪與葉片軸末端相連接，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)智能控制葉 片槳距角與尖速比，使本發(fā)明保持運(yùn)行在高效率狀態(tài)。

車船用風(fēng)力輔助發(fā)電機(jī)

[技術(shù)摘要]車船用風(fēng)力輔助發(fā)電機(jī)，屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以利用空氣流所具有能量發(fā)電的車船用輔助發(fā)電機(jī)。解決其技術(shù) 問題的技術(shù)方案如下：車船用風(fēng)力輔助發(fā)電機(jī)，包含發(fā)電機(jī)、兩個(gè)風(fēng)輪及轉(zhuǎn)子軸；發(fā)電機(jī)安裝在車船身上；兩個(gè)風(fēng)輪裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的轉(zhuǎn)子軸上，風(fēng)輪采用離心 式葉輪。本發(fā)明應(yīng)用于車船的輔助電源。有益效果是可以充分利用車船行進(jìn)時(shí)所產(chǎn)生的流動(dòng)空氣中的能量，作為車船的輔助電源，節(jié)約車船行駛中燃料消耗。當(dāng)行駛 速度達(dá)到38-60公里/小時(shí)，即可使發(fā)電機(jī)發(fā)出12伏電壓，作為車船的輔助電源。運(yùn)行中發(fā)電機(jī)受力平衡，不產(chǎn)生振動(dòng)，不易磨損，輸出功率為只裝一個(gè)風(fēng)輪 的兩倍。

繞線轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)故障控制方法

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[技術(shù)摘要]本發(fā)明涉及一種繞線轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)故障控制方法，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，由故障控制器控制系統(tǒng)，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在故障狀態(tài) 下不直接與電網(wǎng)進(jìn)行能量交換，減小電網(wǎng)故障對(duì)轉(zhuǎn)子的影響、維持發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子電流在可承受的水平，從而保護(hù)發(fā)電機(jī)的安全。同時(shí)通過控制方法的設(shè)計(jì)，發(fā)揮 發(fā)電機(jī)組的控制潛力，將其某些裝置用于定子和電網(wǎng)控制，可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，加快電網(wǎng)恢復(fù)，使發(fā)電機(jī)盡快投入正常運(yùn)行，更好地利用風(fēng)力發(fā)電。

風(fēng)力、水流兩用發(fā)電機(jī)

[技術(shù)摘要] 風(fēng)力、水流兩用發(fā)電機(jī)，本實(shí)用新型涉及風(fēng)力和水流發(fā)電設(shè)備。它提供一種采用大面積截風(fēng)的風(fēng)帆，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，風(fēng)力、水流兩用的臥式發(fā)電機(jī)。設(shè)有 兩對(duì)鏈輪和一對(duì)鏈條；風(fēng)帆懸吊在鏈條之間的橫杠上，風(fēng)帆由小葉片鉸鏈而成，風(fēng)帆受風(fēng)或水流運(yùn)轉(zhuǎn)通過鏈輪和傳動(dòng)輪、傳動(dòng)帶帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行。本機(jī)工作平穩(wěn)，結(jié) 構(gòu)簡單，沒有污染和噪音，能夠?qū)嵱茫型茝V應(yīng)用價(jià)值。

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

[技術(shù)摘要] 本實(shí)用新型公開了一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它含有定子鐵芯(1)，轉(zhuǎn)子整體磁極(2)、機(jī)座(3)、機(jī)軸(4)、裝配螺釘(5)、后端蓋(6)、風(fēng)窗(8)、前端蓋(9)、軸承(10)、定子繞組(11)，定子鐵芯(1)扭轉(zhuǎn)角度為3．3°—5．5°，在后端蓋(6)的內(nèi)壁上設(shè)置有整流二極管(7)。在轉(zhuǎn)子整 體磁極(2)上設(shè)置有12個(gè)或10個(gè)槽，槽內(nèi)嵌有永久磁鋼(16)。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是，低速，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，且成本低廉。