风力发电系统云模型转桨控制器的设计
风电变浆系统的系统级建模和控制研究
风电变浆系统的系统级建模和控制研究风电变浆系统是一种重要的能源转换系统，通过将风能转化为机械能，进而产生电能。
为了提高风电发电效率和可靠性，设计和优化风电变浆系统的系统级模型和控制策略就显得尤为重要。
一、风电变浆系统的系统级建模1. 概述风电变浆系统的系统级建模是将风电机组的所有部件进行整合，建立一个准确的数学模型来描述整个系统的动态行为。
系统级建模需要考虑风力涡轮机、控制系统、传动系统和电力系统等多个部分的相互作用和耦合关系。
2. 风力涡轮机建模风力涡轮机是风电变浆系统的核心组件。
建模时需要考虑风力涡轮叶片的结构特征、风场参数、旋转运动和气动特性等因素。
可以使用质点受力平衡、动量守恒和角动量守恒等基本原理建立数学模型。
3. 控制系统建模控制系统在风电变浆系统中起着关键作用，可以实现轴向力控制、转速控制、角度控制等功能。
建模时需要考虑传感器、执行器、反馈控制算法等各个部分的相互作用。
可以使用控制理论中的传递函数、状态空间模型等方法建立控制系统的数学模型。
4. 传动系统建模传动系统将风力涡轮的旋转运动转化为发电机的电能输出。
建模时需要考虑传动装置的结构、材料特性、摩擦损失等因素。
可以使用传动理论中的转动惯量、功率传递等基本原理建立传动系统的数学模型。
5. 电力系统建模电力系统将发电机输出的电能送入电网。
建模时需要考虑电力系统的电压、频率、功率等参数。
可以使用电力系统中的阻抗、传输线特性等基本原理建立电力系统的数学模型。
二、风电变浆系统的控制研究1. 控制策略风电变浆系统的控制策略是保证系统稳定性和性能的关键。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、最优控制等。
根据实际需求，可以选择合适的控制策略来优化系统性能。
2. 故障检测和容错控制风电变浆系统常常面临各种故障和异常情况。
建立故障检测模型和容错控制策略可以及时发现和处理故障，提高系统的可靠性和稳定性。
常见的故障检测方法包括模型基准残差、神经网络等。
直驱式风力发电机组变桨系统控制模型
°时，叶轮在不同的风速下对电机的驱动功率。
为了使叶轮对电机的驱动功率能够满足电机的所 能承受的状态。根据图2.3我们便需要在不同的风
速条件下设定其合适的变桨角
度。以满足发电机所处的工作状态再最优状态。 例如：在风速为10m/s的状态下，通过变桨角度 分别为0°和10°两个特性曲线的对比。当变桨
为10°时，此时曲线与电机功
额定转速以
上，叶片桨距被调节到并保持在所选定的由L标
明的运行点。事实上，变化着的桨距变更了定风 速的曲线，迫使其通过需要的运行点[3]。 一旦在H点达到额定扭矩，在所有更
高的风速中，扭矩需求量保持常数，并由桨距控 制来调节叶轮的转速。在点H与L之间允许有一小 段余量，以防在低于和高于额定扭矩的控制模式
BGH移动,并导致QR的最大值。
当达到H点时，随着桨距控制回路在速度超过S5 时变为有效，扭矩保持恒定。
这里简单的对直驱型发电机组变桨控制模型进行 探讨。此控制模型在直驱式风力发电机组概念设
计
中的一部分。
由于直驱式发电机直驱式发电机组在我国目前还 没有形成大规模的产业化。我们对直驱型的风机 设计还在不断的进行探讨和摸索当中。同时还要
同的风速下，叶轮对电机的驱动功率的大小。如 图2.2所示：
2.3．在上述的图表中只列出了变桨角度为0°时
的风机的特性曲线，我们再继续描绘变桨角度在 10°和20
°的情况下，变桨距风机的特性曲线。如图2.3所 示：
图2.3变桨距风机变桨角为0°,10°,20°时的特性 曲线在图中我们很清楚的看到在变桨角分别为 10°和20
同时意味着调节功角的大小。变桨距风力机的实
际工作中，往往也通过轴承机构转动叶片来减小 功角α，以此来减小CL，减小升力，扭矩和功率。
风力发电系统建模与控制
风力发电系统建模与控制随着能源需求的不断增加，风力发电引起了人们的重视。
风力发电系统是一种绿色、低碳、可再生的能源。
为了实现可靠的风力发电系统，需要对其进行建模和控制。
本文将深入探讨风力发电系统建模与控制。
一、风力发电系统的基本结构风力发电系统一般由风轮、传动系统、发电机、电力转换器和控制系统组成。
其中，风轮负责将风能转化为机械能，传动系统将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，电力转换器将电能转化为可用的电力，控制系统则对整个系统进行控制和监测。
二、风力发电系统的建模风力发电系统的建模是对系统进行描述和分析的过程。
建模可以帮助我们理解系统的特性和性能，并优化系统的设计和控制。
1. 风轮模型风轮模型可以用动量理论进行描述。
动量理论认为，当空气通过风轮时，将产生一个动量变化。
这种动量变化可以表达为：MT=(2/3)ρAV1V2其中，MT为扫描面MT越大，效率就越高。
V1是入口速度，V2是出口速度，ρ为空气密度，A为扫描面积。
2. 传动系统模型传动系统模型可以用机械传动理论进行描述。
机械传动理论认为，传动系统的输出功率等于输入功率与传动效率的乘积。
传动效率通常由摩擦、转动惯量、传动比等因素决定。
3. 发电机模型发电机模型可以用电机理论进行描述。
电机理论认为，发电机的输出电功率等于输入机械功率与发电机效率的乘积。
发电机效率通常由转子、定子、磁路、线圈等因素决定。
4. 电力转换器模型电力转换器模型可以用电子技术进行描述。
电子技术主要是关于电流、电压和功率的调节和控制。
5. 控制系统模型控制系统模型可以用控制理论进行描述。
控制理论可以用于实现对风力发电系统的控制和监测。
控制系统可以是基于硬件的，也可以是基于软件的。
常见的控制方法包括PID控制和模糊控制等。
三、风力发电系统的控制为了使风力发电系统能够稳定运行，需要对其进行控制。
控制可以实现对系统的稳定性、效率和可靠性的优化。
1. 稳定性控制稳定性控制是风力发电系统控制的基本要求。
风力发电系统的建模与控制
风力发电系统的建模与控制一、概述风力发电系统是一种能够将自然风力转化为电能的可再生能源发电系统。
风力发电系统主要由发电机、风轮和控制系统组成。
在风力发电系统中，风轮与风机轴相连，当自然风力吹过风轮时，使得风轮旋转，驱动风机轴旋转，从而使发电机发电。
同时，为了保证稳定性和安全性，风力发电系统还要配备一个控制系统来实现对风轮和发电机的控制。
二、风力发电系统的建模为了更好地理解和控制风力发电系统，建立系统动态模型就显得尤为重要。
风力发电系统的建模主要包括两个部分：旋翼理论和机械部分。
1. 旋翼理论旋翼理论主要研究风轮转动时的空气动力学原理。
在旋翼理论中，风轮被视为一个固定的绕纵轴旋转的旋翼。
由于风轮的旋转所产生的升力和阻力会影响整个系统的动态性能，因此将风轮的升力和阻力转换为转矩和力，以便用于后续的控制系统中。
2. 机械部分机械部分主要研究驱动系统的动态特性。
在机械部分中，主要考虑风轮与发电机之间的机械传动系统。
传动系统的组成包括齿轮、轴承、链条等。
因为传动系统的性能对整个风力发电系统的动态特性影响很大，因此需要对传动系统的动态性能进行建模和仿真分析，以便更好地控制风力发电系统。
三、风力发电系统的控制为了保证风力发电系统的稳定性和安全性，需要对其进行控制。
风力发电系统的控制主要分为两个部分：基于功率的控制和基于转速的控制。
1. 基于功率的控制基于功率的控制主要针对的是发电机的功率输出，通过控制风轮的桨距角来控制发电机的输出功率。
当自然风力较大时，通过增大风轮的桨距角，可以提高发电机输出功率；当自然风力较小时，需要减小桨距角，从而降低发电机输出功率，以防止发电机过载。
2. 基于转速的控制基于转速的控制主要是针对风轮转速的控制。
为了保证风力发电系统的安全性，需要对风轮的转速进行控制。
如果风轮的转速过快，会降低风力发电系统的输出功率，同时会对整个系统的安全性带来威胁。
因此，需要根据风速和发电机负荷来控制风轮的转速，以保证风力发电系统的安全性和稳定性。
变桨控制系统设计
变桨控制系统设计桨控制系统是飞机、船舶、风力发电机组等设备的关键部分，对设备的安全和性能起着重要作用。
本文将结合实际应用需求，对桨控制系统的设计进行详细阐述。
1.需求分析首先进行需求分析，明确桨控制系统的基本功能和技术要求。
在航空领域中，桨控制系统需要能够实现起飞、飞行、着陆等各个阶段的控制；在航海领域中，桨控制系统需要能够实现航向控制、速度控制等功能。
同时，桨控制系统需要满足高可靠性、高精度、低延迟等技术要求。
2.系统设计系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
2.1硬件设计硬件设计主要包括选择合适的传感器、执行器以及控制器等元件。
传感器用于对飞行状态、环境变量进行监测，例如温度、湿度、气压、加速度、陀螺仪等等。
执行器用于控制桨叶的位置、速度，例如舵机、液压缸等。
控制器是整个系统的核心，负责接收传感器反馈信号，根据预设的控制算法生成控制信号，驱动执行器实现桨叶的准确控制。
2.2软件设计软件设计是指编写控制算法和系统逻辑的过程。
控制算法需要根据飞行或航行的特性进行选择和优化，例如PID控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。
系统逻辑设计需要考虑到系统的可靠性和安全性，设置合理的系统保护和故障诊断机制。
3.性能仿真与优化对于桨控制系统的设计，需要进行性能仿真与优化，以确保系统能够满足设计要求。
通过建立系统数学模型，利用仿真软件进行动力学模拟，评估控制算法的稳定性和鲁棒性，并进行参数优化，提高系统响应速度和控制精度。
4.硬件实现与调试在完成系统设计和性能优化后，需要进行硬件实施与调试。
按照设计方案进行硬件搭建，连接传感器和执行器，并通过实验平台进行系统调试。
在调试过程中，检查硬件电路连接是否正确，确保传感器数据采集准确，执行器响应良好，保证系统的正常运行。
5.实际应用在完成硬件实现和调试后，将桨控制系统应用到实际设备中。
根据具体应用领域和需求，进行系统参数调整和优化，确保系统在实际工作环境下稳定可靠。
风力发电机组变桨系统的设计与优化
风力发电机组变桨系统的设计与优化1. 引言风力发电是一种可再生能源的重要组成部分，风力发电机组的性能直接影响着发电效率和运行成本。
变桨系统作为风力发电机组的核心部件之一，对于风力发电的效率和可靠性具有重要作用。
本文将探讨风力发电机组变桨系统的设计与优化，旨在提高发电效率和降低运行成本。
2. 风力发电机组的变桨系统风力发电机组变桨系统主要包括桨叶、桨叶轴承、变桨机构和控制系统等部分。
桨叶通过变桨机构连接到发电机组的主轴上，根据风速和转速的变化，调节桨叶的角度以获得最佳发电效果。
变桨系统的设计和优化将直接影响发电机组的功率输出和系统的可靠性。
3. 变桨系统的设计原则（1）轻量化设计：桨叶是风力发电机组的核心部件，其质量直接影响转速和稳定性。
因此，在变桨系统的设计中，需要选择轻量化材料，并合理设计桨叶的结构，以降低整体质量，提高转速和响应速度。
（2）可靠性设计：风力发电机组通常处于复杂的气候环境下运行，如强风、冰雪等。
因此，变桨系统的设计需要考虑系统的可靠性和抗风能力，确保在恶劣环境下仍能正常运行。
（3）高效控制：变桨系统的控制是关键，需要根据风速和转速的变化，实时调节桨叶的角度，以获得最佳的发电效果。
因此，需要采用高效的控制算法和传感器，提高响应速度和控制精度。
4. 变桨系统的优化方法（1）结构优化：通过有限元分析等方法对桨叶和变桨机构的结构进行优化，以提高刚度和辨识度，降低振动和噪声，并达到减负荷的效果。
（2）控制算法优化：通过数学建模和仿真，针对不同的风速和转速，优化变桨系统的控制算法，确保桨叶角度的调节与实际运行环境的需求相匹配。
（3）传感器优化：选择高精度和高可靠性的传感器，如风速传感器和角度传感器，准确获取变桨系统所需的实时数据，并将其输入到控制系统中。
5. 变桨系统的未来发展趋势（1）智能化：随着人工智能和大数据技术的快速发展，未来的变桨系统将趋向于智能化，可以通过学习和优化算法，自动调整桨叶的角度，并根据实时数据进行预测和预防故障。
低温型风力发电用变桨系统的控制器设计
低温型风力发电用变桨系统的控制器设计引言：随着全球对于可再生能源日益增加的需求，风力发电成为了一种重要的清洁能源来源。
在风力发电机组中，变桨系统是关键的组成部分之一，其作用是实现对风力机叶片角度的调整，以使风力机在不同风速的风场中能够正常运行。
由于不同地域的气候差异，低温型风力发电机组需要特别设计的变桨系统控制器，以确保其在极寒条件下的高效运行。
本文将详细介绍低温型风力发电用变桨系统的控制器设计。
一、控制器硬件设计低温型风力发电用变桨系统的控制器需要在极端低温条件下稳定运行，因此在硬件设计上需要考虑以下因素：1.抗低温性能：选择专门设计用于低温环境的元器件，如抗冻结电解电容器、低温稳定性好的集成电路等，以确保设备能够在极寒的环境下正常工作。
2.防尘防湿：考虑到低温环境中常常会有潮湿和多尘的情况，控制器的设计需要具备一定的防尘和防湿措施，如密封外壳、防水防潮处理等。
3.抗电磁干扰：为了保证控制系统的稳定性，应采用抗干扰能力强的电磁元件，如抗干扰能力优异的传感器、滤波器等。
二、控制器软件设计低温型风力发电用变桨系统的控制器的软件设计需要根据实际的工作环境和要求进行优化。
以下是软件设计中需考虑的关键因素：1.温度监测和控制：在低温环境下，风力发电机组的控制器需要对周围环境温度进行实时监测，并采取相应措施来保持控制器和变桨系统的正常工作温度，避免过热或低温冻结。
2.风速检测和反馈控制：风力机的叶片角度调整应该根据实际风速来进行，因此控制器需要配备风速传感器，并将传感器获取的数据进行分析和控制，实现叶片角度的智能调整。
3.故障诊断和保护功能：控制器应设计故障自诊断功能，通过监测各个部件的工作状态，及时发现故障并进行报警或自动切断电源，以防止设备的进一步损坏。
4.远程监控和维护：针对低温型风力发电机组可能远离人员居住地或容易受到恶劣天气影响的特点，控制器应具备远程监控和维护功能，以实现对设备运行情况的远程监测和操作。
风力发电变桨控制系统设计研究
风力发电变桨控制系统设计研究风力发电是一种利用风能将风能转化为电能的技术。
在风力发电过程中，变桨控制系统是一个非常重要的组成部分，它的设计和研究对于风力发电的效率和可靠性至关重要。
变桨控制系统的主要功能是根据风力大小和风向变化情况来控制风力发电机的桨叶角度，以获得最佳的能量转化效率。
变桨控制系统需要根据风力的实时测量数据来进行桨叶的角度调整，以确保风力发电机在不同的风速条件下能够始终工作在最佳状态。
在变桨控制系统的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.传感器选择和位置安装：为了准确测量风力的大小和方向，需要选择合适的传感器，并将其安装在合适的位置。
传感器的选择和位置安装是变桨控制系统设计的重要环节，它对于系统的准确性和可靠性有着至关重要的影响。
2.数据采集和处理：变桨控制系统需要实时采集和处理风力传感器的数据，并根据这些数据来调整桨叶的角度。
数据采集和处理过程需要高速、高精度的硬件和软件支持，以确保数据的实时性和准确性。
3.控制算法设计：控制算法的设计是变桨控制系统设计的核心环节。
控制算法需要根据实时的风力数据来决定桨叶的调整角度，以实现最佳的能量转化效率。
控制算法设计需要考虑风力的大小、风向的变化以及系统的动态响应能力等因素，以确保系统能够稳定工作并且具有较好的抗干扰能力。
4.系统建模和仿真：在变桨控制系统设计的过程中，建立系统的数学模型是非常重要的。
系统建模可以帮助我们理解系统的工作原理和动态特性，并根据模型进行仿真和优化设计。
系统建模和仿真可以有效减少实际试验的成本和风险，并帮助我们更好地了解系统的性能和可靠性。
总之，风力发电变桨控制系统的设计和研究对于提高风力发电的效率和可靠性具有重要的意义。
在设计过程中，需要考虑传感器选择和位置安装、数据采集和处理、控制算法设计以及系统建模和仿真等方面的问题。
通过合理的设计和研究，可以提高风力发电的效率和可靠性，进一步推动可再生能源的发展。
风力发电机组变桨系统设计与控制
风力发电机组变桨系统设计与控制近年来，随着全球能源危机的爆发以及对环境保护的重视，风力发电作为一种可再生的清洁能源正日益受到广泛关注。
风力发电机组的变桨系统是其中一个重要的组成部分，它通过调整桨叶的角度来控制风机的转速和输出功率，以实现最佳风能利用率。
本文将详细介绍风力发电机组变桨系统的设计原理和控制策略。
首先，风力发电机组的变桨系统设计需要考虑多个因素。
其中包括风速、风向、风场条件以及机组的工作状况等。
在设计变桨系统时，需要确定合适的桨叶数目、桨叶形状、桨叶材料以及桨叶安装方式等。
同时，还需要考虑叶片的结构强度以及在高风速情况下的耐用性。
这些设计要素将直接影响到风机的性能和寿命。
其次，风力发电机组的变桨系统需要采用合适的控制策略来实现最佳风能利用效率。
一般来说，风机的控制策略可以分为两种类型：定常控制和非定常控制。
定常控制是基于恒定的控制策略，根据风场条件和机组负荷，设定固定的桨叶角度来实现最佳功率输出。
非定常控制则是基于实时测量的风速和机组运行状态，动态调整桨叶角度来实现最佳风能利用效率。
根据不同的需求和场地条件，可以选择合适的控制策略。
在风力发电机组变桨系统的实际控制中，通常采用闭环控制的方式。
这意味着需要传感器来实时测量风速、机组运行状态以及环境参数，并将这些数据反馈给控制系统。
控制系统会根据这些反馈数据，不断调整桨叶角度，以实现最佳风能利用效率。
同时，还需要考虑到系统的安全性和鲁棒性，以应对突发情况和异常工况。
除了设计和控制策略，风力发电机组变桨系统还需要考虑到系统的维护和保养。
定期的维护和保养可以延长系统的寿命并提高系统的性能。
在维护和保养过程中，需要检查桨叶的磨损情况、润滑系统的工作状态以及传感器的准确性等。
同时，还需要定期进行系统的校准和参数调整，以保证系统的稳定性和准确性。
尽管风力发电机组变桨系统的设计和控制存在一定的挑战和难点，但通过合理的设计和有效的控制策略，可以实现风能资源的最佳利用。
兆瓦级风力发电电伺服独立变桨控制系统的设计
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风力发电机组的动力学建模与控制系统设计
风力发电机组的动力学建模与控制系统设计一、引言风力发电作为清洁能源之一，受到了越来越多的关注和应用。
而风力发电机组的动力学建模与控制系统设计是风力发电技术的核心，对于提高风力发电机组的稳定性和效率至关重要。
本文将针对风力发电机组的动力学建模与控制系统设计展开讨论。
二、风力发电机组的动力学建模1. 风力发电机组的结构与工作原理风力发电机组是由风轮、风机塔、传动系统和发电机组成。
风轮通过风的作用产生转动力矩，经过传动系统传递给发电机，发电机将机械能转化为电能输出。
2. 动力学建模方法动力学建模是分析风力发电机组运动规律和响应特性的基础。
常用的动力学建模方法有质点模型、小扰动模型和时域模型等。
3. 动力学参数估计风力发电机组的动力学参数估计是建立准确模型的关键。
参数估计可以通过实验测试和模型辨识方法获得。
三、风力发电机组的控制系统设计1. 控制系统的基本要求风力发电机组的控制系统需要满足稳定性、响应性、效率和可靠性等基本要求。
在设计过程中，需要充分考虑机械部分和电气部分的特性，并结合实际的风力情况进行优化。
2. 控制策略选择常见的控制策略有PID控制、最优控制和自适应控制等。
选择合适的控制策略需要根据风力发电机组的特性和任务需求进行调整。
3. 控制器设计控制器是实现风力发电机组控制的核心部分。
控制器的设计需要考虑系统的稳定性和响应速度，并采用合适的控制算法和参数。
四、实验与仿真验证为了验证风力发电机组的动力学建模和控制系统设计的有效性，可以进行实验和仿真验证。
实验可以通过搭建实际的风力发电机组进行测试，而仿真可以借助计算机软件进行模拟和分析。
五、总结风力发电机组的动力学建模与控制系统设计是实现风力发电技术的关键步骤。
合理的动力学建模和控制系统设计可以提高风力发电机组的稳定性和效率，并最大程度地利用风能资源。
未来，在风力发电技术的不断进步和优化下，风力发电机组的动力学建模与控制系统设计将能够更好地满足人们对清洁能源的需求。
风力发电机组变桨系统设计原理解析
风力发电机组变桨系统设计原理解析风力发电机组是一种利用风能转化为电能的装置，其中变桨系统是其重要组成部分。
本文将从设计原理的角度对风力发电机组变桨系统进行深入解析。
一、风力发电机组概述风力发电机组是利用风能转动叶片，通过传动系统驱动发电机发电的设备。
其工作原理是当风速达到一定程度时，叶片受到风的作用而转动，进而带动转子旋转，驱动发电机发电。
而变桨系统则在风力发电机组运行过程中起着至关重要的作用。
二、变桨系统功能风力发电机组在运行过程中，受到风速的影响较大。
为了更好地利用风能，确保发电机组的稳定性和安全性，变桨系统被设计为一个关键的控制系统。
其主要功能包括：1. 调节叶片角度，使风力发电机组在不同风速下的转速和输出功率保持在合适的范围内；2. 在风速发生突变或超出限定范围时，自动调整叶片角度，保障风力发电机组的安全运行；3. 提高风力发电机组的整体效率，最大限度地利用风能资源。
三、变桨系统设计原理1. 变桨系统传动机构变桨系统的传动机构通常由变桨电机、减速器和转动叶片的机械结构组成。
变桨电机通过减速器驱动叶片转动，控制叶片的角度。
减速器的设计是为了将电机高速输出的转矩通过减速装置转化为叶片所需要的低速高转矩输出。
2. 变桨系统控制原理变桨系统的控制原理主要包括两种方式：定时控制和传感器反馈控制。
定时控制是通过风力发电机组的控制系统按照预设的时间对叶片进行角度调整；传感器反馈控制则是通过传感器实时监测风速和叶片位置，根据监测数据对叶片的角度进行调整。
3. 变桨系统安全保护为了保证风力发电机组的运行安全，变桨系统还配备有多种安全保护装置。
例如，当风力发电机组运行中出现极端状况时，比如风速过大或传感器失效等，变桨系统会自动切断电源，避免事故的发生。
四、变桨系统的发展趋势随着风力发电技术的不断发展，变桨系统也在不断创新和完善。
未来的风力发电机组变桨系统将更加智能化、自动化和高效化。
例如，采用先进的控制算法和传感技术，实现对叶片角度的精准控制，提高风力发电机组的发电效率。
风力发电变桨控制系统设计研究
前言 风力发电机组是实现风能与电能转换的重要装置，对发电
机组进行深入研究更有助于提高其运行效率。因此，在实践工 作中相关工作人员应该对双馈异步发电机的变桨控制系统加以 研究，进而实现该系统的优化设计，为保证双馈异步发电机的 有效运行奠定基础。
1 双馈异步发电机组概况
双馈异步发电机是一种十分常见的风能发电机组，其整体 由五大装置和四大系统构成，其中变桨控制系统是机组的核心 所在。此类型发电机组具备局部功率变频的特点，所以当其出 现电压跌落时极容易引发脱网问题[1]。在双馈异步发电机组运 行环节，主要以风轮捕获风能，该装置是风机的重要部件，其 运行有效性将会对发电机组的能量转换效率产生直接影响。当 叶片处于最佳桨距角位置时，可跟踪最大风能，风轮吸收功率 与风速成正比关系，发电机组将基于定将距模式运行。
2.2 低电压穿越时的变桨控制器设计 低电压穿越即LVRT，意味着即便大电机组并网点的电压 跌落，其依旧可不脱网运行，而且还能在此期间为电网供应无 功功率，进而辅助电网恢复正常。从本质上来说，LVRT属于发 电机组并网运行环节的特殊运行功能要求，在不同地区这一要 求的具体内涵大相径庭，在实际作业环节需要依照具体要求保 持发电机组不脱网运行。 （1）控制对象模型 设计LVRT控制器的根本目的，是解决因电压跌落而导致 的功率波动和超速问题，要基于变桨PI控制器来保证低电压穿 越环节的发电机组能不出现大幅度功率波动，并且可迅速恢复 功率。在此环节，需要明确风力发电机组的传动链运动方程：
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
风力发电变桨控制系统设计研究
冯晓超 詹云霄 江苏龙源风力发电有限公司 江苏 南通 226014
摘 要 如今，风力发电十分普遍，为保障电力供应充足做出了极大贡献。在此环节，相关工作人员极为重视风力 发电的变桨系统控制工作。基于此，本文着眼于双馈异步发电机，对此类发电机组的特性进行了分析，并对其变桨 控制系统设计要点进行了论述，希望能为相关工作人员带来参考。 关键词 风力发电；变桨控制系统；系统设计；发电机组
风力发电机组变桨控制系统设计
风力发电机组变桨控制系统设计摘要：随着“低碳”这个名词走进人们的生活，大家对可再生能源的关注度日益增大。
随着煤、石油的大量开采，能源问题引起了世界各个国家的警惕，可再生洁净能源尤其风能开始受到人们的重视，风力发电得到了飞速发展，风力发电机在结构和控制都在逐渐完善，变桨距风力发电机组占着主导地位并将慢慢取代定桨距风力发电机组"。
本文主要研究了风电机组变桨距机构。
关键词：风力发电；变桨控制；定量控制1、绪论1.1研究背景，目的及意义1.1.1研究背景大规模利用风能等可再生能源已成为世界各国应对气候环境变化的重要议题。
从十六世纪人类利用风能抽水碾磨到二十世纪利用风能发电，从单桨叶风力发电机组到多桨叶风力发电机组，从垂直轴风力机到1957年第一台200kW水平轴并网风力发电机组的诞生，人类开发利用风能的技术取得了长足的进步。
目前，风力发电技术相对成熟，具备了大规模商业开发的条件，因此受到各国的普遍重视，已经逐步发展成为成熟的产业l。
截止到2010年底，世界各国风力发电机组装机总容量已超过196，630MW，是2000年的12倍。
十年来，全球风力发电的年平均增长率一直保持在29%左右，2010年仅新增装机容量就达37，580MW。
在风能资源开发技术方面，使国内风力发电机组的设计、制造和技术管理运营达到国际水平。
为此，国家积极出台多项可再生能源法，为发展风力发电等新能源提供了政策上的保障。
当前，发展风电的趋势已势不可挡，风电产业正在迎接一个新的发展时期。
目前风力发电技术的主要发展方向是，研究如何提高风力发电机组单机的装机容量、机组的发电效率和系统的可靠运行等几方面。
随着机组单机容量的不断增大，对风力发电系统变桨、变速调节技术，因其在不同风况时能够获得更高的风能转换效率，可以更好的稳定系统能量输出，且摆脱并网要求对机组的转速限制，因而逐渐占据了风力发电的主导地位。
1.1.2研究目的和意义为了在发展中既能提高经济效益，又能降低单位千瓦成本，风力发电机组单机容量正向着大型化的方向改进。
本科毕业论文-—风力发电系统控制模型建立和仿真分析
摘要风能作为一种清洁的可再生能源，在当今能源短缺的情况下，变的越来越重要。
由于风的不稳定性和风力发电机单机容量的不断增大，使风力发电系统和电网的相互影响也越来越复杂，因此，对风力发电系统功率输出的稳定性提出了更高的要求。
控制系统对提高风力发电系统功率输出的稳定性有很大的作用，所以有必要对控制系统和控制过程进行分析。
本设计主要依据风力发电机组的控制目标和控制策略，通过使用电力系统动态模拟仿真软件PSCAD/EMTDC，建立变桨距风力发电机组控制系统的模型。
为了验证控制系统模型的可用性，建立风力发电样例系统模型，对样例系统进行模拟仿真，并对所得的仿真结果进行了分析，从而证实了风力发电机组控制系统模型的可用性,然后得出了它的控制方法。
通过对风力发电机组控制系统的模拟仿真，可得如下结论：风力发电机变浆距控制属非线性动态控制，在风力发电机组起动时，通过改变桨叶节距来获得足够的起动转矩，达到对风轮转速的控制的目的；当风速高于额定风速时，通过自动调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，满足风力发电系统输出功率稳定和功率曲线优化的双重要求。
关键词：风力发电；控制系统；PSCAD/EMTDC；仿真分析AbstractThe wind energy which is used as a kind of clean and reproducible energy, nowadays gets more and more important in the energy scarcity cases. Because instability of the wind and continuous enlarging capacity of the single machine in wind power generation, mutual effect between the wind power system and the grid is more and more complicated, so the higher demand is brought forward about the stability of output power of the wind power generation system. The control system may enhance the stability of output power, therefore we have the necessity to analyses control system and the control processes.The design mainly bases on the control target and strategies of the wind power generation. We have established the alterable pitch control model using the power system dynamic simulation software PSCAD/ EMTDC. Also we have established the model of the wind power system for validating the usability of the controller model. We have simulated the whole system and analyzed the result of simulation, and confirmed the usability of the controller model and its control method.We have simulated the control system model of the wind power generation, and got a conclusions: The alterable pitch control of wind power generation is the non-linear dynamic control, control system changed pitch angle for acquiring starting torque while the wind power generation started; we adjusted the pitch angle for changing angle which airflow blow vane , when the wind speed exceed rated speed, then changed the torque of aerodynamics for Satisfing dual demand which are steady power output of the wind power generation and optimizing the power curve .Keywords: Wind power generation; Control system; PSCAD/ EMTDC; Simulation and analysis毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
海上风力发电的变桨系统设计与优化
海上风力发电的变桨系统设计与优化引言：在当今全球能源危机日益严峻的背景下，清洁能源的开发和利用变得尤为重要。
作为可再生能源的重要组成部分，风能被广泛认可为一种绿色、可持续的能源来源。
而海上风力发电作为风能开发的重要领域，具有更大的潜力和更可靠的风能资源。
本文将着重讨论海上风力发电的变桨系统设计和优化。
一、海上风力发电简介海上风力发电是将风能转化为电能的一种方法，在海洋上利用风能资源进行发电。
相比陆地风电，海上风力发电具有更稳定的风能资源和更大的潜力。
目前，海上风力发电已经在部分地区得到广泛应用，但还需要进一步改进和优化系统设计，以提高发电效率和可靠性。
二、变桨系统的作用变桨系统是海上风力发电站的关键组成部分之一，主要用于控制风机桨叶的角度，以调整风机受风面积。
通过变桨系统的控制，可以使风机在不同风速下保持在最佳转速范围内，从而实现最大的发电效率。
三、变桨系统的设计要求1. 高可靠性和稳定性：海上风力发电站的运行环境复杂恶劣，系统设计需要考虑强风和海浪的影响，确保系统的可靠性和稳定性，减少故障率和维护成本。
2. 高效转动机构：提高转动机构的效率，减少能量损失。
合理选择传动装置和轴承，降低能量消耗和摩擦损失。
3. 精确的控制系统：变桨系统需具备灵敏的控制系统，及时响应各种风速变化，实现桨叶角度的精确调整，以保持最佳发电效率。
4. 结构轻量化：海上风力发电站的变桨系统需要在满足强度要求的前提下尽可能减轻重量，以减少海上安装和维护的困难。
四、变桨系统的优化方向1. 材料选择与结构设计：通过合理的材料选择和结构设计，可以实现变桨系统的轻量化和强度提升。
例如，使用高强度、耐腐蚀的材料，结构设计中采用可靠的连接方式和抗风压设计等。
2. 传动机构优化：传动机构的设计对变桨系统的效率和可靠性至关重要。
合理选择传动装置、减小传动摩擦和能量损失，以提高转动效率和延长传动装置寿命。
3. 控制系统优化：控制系统的优化主要包括控制算法的改进和系统稳定性的提升。
风电发电系统建模与控制
风电发电系统建模与控制一、引言风是一种广泛的清洁能源资源，而风能发电系统逐渐成为世界上主要的新能源来源之一。
如何对风能发电系统进行建模和控制成为了最近关注的重点问题之一。
本文将从风能发电系统的优势和不足之处入手，详细分析风能发电系统的建模过程以及其控制方法，并对未来的发展趋势进行简要分析。
二、风能发电系统的构成风能发电系统由无刷发电机（PMSG）、风轮、齿轮箱、控制系统等部分组成，这些部件之间相互依赖，构成了高效发电系统。
1. 风轮风轮是整个发电系统的核心部分，它将风的动能转化为机械能，为发电机提供动力。
单相风电机通常采用三叶轮或单叶轮结构，多相风力发电机则通常使用多叶轮结构。
轮叶的形状、尺寸和数量的不同会直接影响机组的功率、转速和性能。
2. 无刷发电机永磁同步发电机（PMSG）是风能发电系统中最常用的发电机类型。
它采用永磁体来产生磁场，不需要外部电源来磁化电机。
因其简单、高效和可靠，是风能发电系统的不二之选。
同时它还具有较小的体积、轻量化、高转速及相对较高的效率等优点。
PMSG还通过其调节器增加了一些重要的控制功能，例如过电流和过电压保护。
3. 齿轮箱齿轮箱是风能发电系统中非常重要的部分，主要功能是将风轮产生的转速转化为发电机所需的转速。
大部分风能发电机都采用哈特曼型变速器。
它不仅具有良好的噪音特性，还能保证传递动力时的效率，并延长整个系统的使用寿命。
4. 控制系统风能发电系统的控制系统是实现系统稳定工作的关键，其主要功能有：调度能源、安全保护、容错能力、数据采集以及远程控制。
在该控制系统中，还包括一个到达后备源或灯光告警的任务。
现代风电机控制系统采用微处理器演算法来监测或控制风电机系统的状态变化。
三、风能系统的建模建立风能发电系统的数学模型是风电机组自动控制的基础。
系统建模主要分为传递函数法、状态空间法、能量函数法和仿真法。
1. 传递函数法传递函数法是将系统表示为输入和输出之间转移函数的形式。
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匐 化
风 力发 电系统 云模 型转桨控制器 的设 计
Ｄｅｓｉ ｆ ｃｌ ｇｎ ｏ ｏｕｄ ｍ ｏｄｅｌｒ ａ ｉ ａｄｅ ｃｏｎ ｒ ｌ ｏｒｗ ｉ ｄ ｏｔ ｔ ｎｇ ｂｌ ｔ ｏｌｅｒｆ ｎ ｐｏｗ ｅｒｓｙ ｅｍ ｓｔ
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将 发电机 的输 出功率限制 在额 定值 附近 】 。
２ 基于云模型的转 桨控 制器 设计
２１ 云模 型基本 理 论 ．
云 的 定 义 ：设 是 一 个 普 通 集 合 Ｕ ＝ ） ，
称 为论域 。关于论 域 中的定 性概 念 Ａ，是指 对于任 意 元素 ∈Ｕ，且 Ｘ是定 性概 念 Ａ的一次 随机 实现 ， 都 存在一 个 有稳定 倾 向的随机 数 （ ， ｘ）
定值 左右 。
１ 风 力机 的数学模型
风力 机从 风能 中获得 的功 率为 ：
＝ห้องสมุดไป่ตู้
Ｏ５ Ａ ｐ） ． Ｃ （， ｖ ｐ
（） １
图 １ 风 力 机 的 Ｃ ） 能 曲线 ｅ 性
其 中： ， 风 轮 输 出 功 率 ； 为 空 气 密 度 ； 尸 为 Ｐ
Ａ ＝积 为风 轮 扫掠面 积 ； ｅ＝ Ｃ ， 为风 轮功 Ｃ ）
第３ 卷 ３
第８ 期 ２ １ － （ ） ［５ ］ ０ １ ８ 下 １ ３
务ｌ
转 角置 于 ０ 。附近 ，从 而追 踪最 大风 能输 出 ；当风
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规 则为 ：
ｉ Ａ ｔｅ Ｂ ｆ ｈｎ （） ４
速 高 于额 定值 时 ，通 过控 制 器调 整 桨 叶转 角 变化 ，
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉｓ ．０ ９ ０ ４ ２ １ ．（ ）４ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ － １ ．０ １８ 下 ．４ ０ ｓ ３
０ 引言
文 献 ［］ 模糊 控 制 引入 到风 力 发 电控制 系统 １将 中 ，用 模 糊 控 制 器 作 为 转 桨 控 制 器 ，当 风 速 高 于 额 定 风速 时 ，通 过 模 糊控 制 器控 制 桨 叶转 角 变 化 。
Ｍ Ｔ Ａ ／ Ｉｕ ＩＫ Ａ Ｌ Ｂ ｓＭ ＬＮ 中进行仿真 ， 果表明云模型 转桨控制器 比模糊转桨 控制器具有更好的 结 控制效果。 关键词 ： 云模型 ；转桨控制器 ；云发生器 中图分 类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—０ （ ｏ １ ８ 下） ｉ ３ ０ ９ １ ４ ２ｉ ） （ －ｏ ５ — ３ ０ ３
率 系数 ； ＝ Ｒｖ为 叶尖 速 比 ；９ 为风轮 角 频率 ； ／ ０ 为风 轮半 径 ； ｖ为风 速 ； 为风机 桨 叶转 角 。 从 风 力 机 叶 片 的空 气 特 性 可 知 ，风 轮 功 率 系 数 Ｃ 是 与 的 非 线 性 函数 ，风 轮 功 率 系数 Ｃ
由图 １ 可知 ，当 ＝ ０时 ，功率 系数最 大 ，当 越大 ，功 率 系数 越小 。从 而可 知风 电机 组 的控制
策略 为 ：当风速 低于 额定风 速时 ，控制 器通过 调节
风机转 速 ，使叶尖 速 比维持 在最 佳值 ，并控制 桨 叶
收稿 日期：２ １－ ６ ２ ０ １ ０－ ７ 作者简介：杨莉 （９４一），女 ，四川仁寿人 ，助教 ，硕士 ，主要从事智能控制在风力发电系统 中的应用与研究。 １８
率 统 计 分 布 思 想 ，将 隶 属 度 函 数 的 精 确性 拓 展 为
具 有 统 计 分 布 的 不 确 定 性 ，同 时 还 能 实现 定 性 概
念 与定 量特 性之 间 的不确 定性 转换 口 ］ 。 本 文 将 云 模 型 引入 到风 力 发 电 系 统 中 ，用云 模 型 控 制 器 作 为 风 电机 组 的 桨 叶 转 角 控 制 器 。 在 ＭＡ Ｌ ／Ｉ Ｔ ＡＢ ＳＭＵＬ Ｋ 中进 行 建 模 并 仿真 ，仿 真 结 果 表 明 ，在 风 速 高 于 额 定 风 速 时 ，根 据 风 速 变 化 调 整 桨 叶 转 角 变 化 ，从 而调 节输 出 功 率 维 持 在 额
尖 速 比 都 可 以改变 风机 的功 率 系数 Ｃ 。由式 （） ｐ ２
可得 ，Ｃ 与 、 的关 系 曲线如 图 １ 示 。 所
度 函数 一 旦 被确 定 ，就 变 成 了精 确 的 隶 属度 函数 。
而 云 模 型 是 在 传 统 模 糊 集 理 论 的基 础 上 ，引 入 概
（ 四川工程职业技术学院 电气信 息工程系 ，德 阳 ６ ８ ０ ） １ ０ ０
摘
要 ： 风能具有 能量密度低 、随机性 和不稳定性 等特点 ，风 力发 电机组变成 了复杂 的非线性不确定 系统 ，风力发电系统控制器设计存在困难。本文将云模型应用于风力发电机组桨叶转角控 制 ，其控 制器采用 一维多规则 云发生器进 行设计 。当风 速高于额 定风 速时 ，能够有效地调整 桨叶 转角 随着风速 的变化而变 化 ，从而 调节风力发 电机 输出功率 维持 在额定值 附近。最后在
其 中 Ａ、Ｂ分 别为 前件 定性概 念和 后件 定性概
念 ，在单 规 则云 发 生器 中 ，当前件 论域 中某一
特 定 的输 入 值 ａ激 活 ＭＣ Ａ时 ，ＭＣ Ａ 机 地 产 Ｇ Ｇ 随
生 一个 隶 属度 ｕ 。这个 值反 映 了 ａ对 此定 性规 则 的
激 活 强度 ，而隶 属度 Ｕ又 作为 后件 云发 生器 ＭＣ Ｇ 的输入 ，随机 地 产生 一个云 滴 ｄｏ ， Ｊ２ ｒｐ “ Ｉ。 １
但 是 模 糊 控 制 存 在 隶 属度 函数 的选 择 问题 ，隶 属
在 文献 ［］ ４ 中可 近似 为 ：
｛ ，ｏ１０ ５ Ｉ ．１． ） ）２６４ （：、 ｐ ２、 一 － 。 ＿
ｌ ＋ ．， ＋ 以： ０ ８ ｏａ 一 １ （） ２
由公式 （ ） １ 可知 ，通过控 制桨叶转角 和叶