直驱式风力发电机组变桨距系统设计
风力发电机组变桨距电液比例控制技术地设计
摘要风能是一种清洁的永续能源,风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分"随着风力发电应用的日益广泛,风力机组技术也进行大量革新,从失速控制发展到变桨距控制,从定速运行发展到变速恒频,从齿轮箱传动发展到无齿直驱和混合驱动技术"变桨距控制作为大型风力机组的关键技术之一,本文对电液比例液压变桨距控制系统进行了理论推导!仿真分析和实验验证"本文在风力机空气动力学分析的基础上,提出风力机变桨距控制策略;改变传统的曲柄机构驱动桨叶旋转的统一变桨距方式,设计了摇块机构驱动叶片旋转的独立液压变桨距机构,通过理论分析计算得出风力机在极端运行条件下变桨距所需推力,设计了变桨距液压系统。
关键字：风力发电；变桨距；电液比例控制 ,系统建模ABSTRACTWind energy is a clean and sustainable energy and has became an important part of the strategy of sustainable development in many countries. With the wide using of wind power, wind turbine technology updates a lot, such as from stall control to variable pitch control, from fixed speed to variable speed and constant frequency, from transmission technology of the gear box to gearless driving and hybrid driving technology. Since the variable^-pitch control was one of the key techniques in big-size wind turbine, this thesis applies theoretical analysis, simulation analysis and experimental validation to the study of the electro-hydraulic proportional hydraulic variable-pitch control system.Based on the aerodynamic analysis of wind turbine, the variable-pitch control strategy of the wind turbine was derived. It also changes the traditional variable-pitch approach driven by the crankshaft swinging bar mechanism, and designs the live hydraulic variable-pitch mechanism driven by the swing block mechanism. The thesis figures out the needed thrust pitch of the wind turbine under extreme operational conditions through the theoretical analysis, and designs variable-pitch hydraulic system.KEY WORDS: wind power, pitch- regulated, electro-hydraulic proportional, system modeling目录1绪论 (1)1.1 风力发电变桨控制系统国内外的研究现状 (1)1.2风力发电变桨控制系统的研究背景和意义 (2)1.2.1风力发电变桨控制系统的研究背景 (2)1.2.2 风力发电变桨控制系统选题的意义 (3)1.3 本课题的主要研究工作 (3)2 风力发电机组的电液变桨距系统控制原理 (4)2.1风力发电机组的组成 (4)2.2风力发电机组的变桨距控制原理 (4)3 风力发电机组变桨距的研究 (7)3.1风力发电机组的控制技术 (7)3.1.1 风力机定桨距控制技术 (7)3.1.2 风力机变桨距控制技术 (7)3.2变桨矩风力机组的运行状态 (8)3.2.1启动状态 (9)3.2.2欠功率状态 (9)3.2.3额定功率状态 (9)3.3变桨矩控制系统 (10)3.3.1变桨距控制 (10)3.3.2 速度控制 A (11)3.3.3速度控制 B (12)3.4变桨矩系统分类 (12)4 风力发电机组变桨距电液比例控制系统设计 (16)4.1风力发电机组变桨距的电液比例控制技术 (16)4.2变桨距电液比例控制系统的设计 (17)4.3 变桨距液压系统设计 (18)4.4 变桨距机械单元的设计方案 (19)4.5变桨距液控单元的设计方案 (21)4.5.1变桨距控制 (23)5 风力发电机组变桨距系统建模 (28)5.1 变桨距电液比例控制系统的数学模型 (28)5.1.1比例控制放大器的数学模型 (28)5.1.2 电液比例方向阀阀芯运动的数学模型 (28)5.1.3对称阀控非对称液压缸环节的数学模型 (29)5.2位移传感器的传递函数 (33)5.3 系统稳定性分析 (35)总结 (36)参考文献 (37)致谢........................................................ 错误！未定义书签。
大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究
大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究一、概览随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的逐渐加强，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，正日益受到人们的关注。
风能发电作为一种重要的清洁能源利用方式，具有巨大的发展潜力。
风能发电过程中存在诸多挑战，其中之一就是风能的间歇性和不稳定性。
为了克服这些挑战，大型变桨距直驱式风电机组技术应运而生。
大型变桨距直驱式风电机组是一种先进的风电机组技术，其核心特点在于通过变桨距技术实现叶片角度的精确调节，从而适应风速的波动，保证风电机组的稳定运行。
采用直驱技术可以减少传动环节，降低机械损耗，提高整体效率。
本文将对大型变桨距直驱式风电机组系统进行建模与控制策略研究。
将对风电机组系统的结构和工作原理进行简要介绍；将建立风电机组系统的数学模型，包括风力机模型、发电机模型以及控制器模型等；将探讨风电机组系统的控制策略，包括功率控制、叶片角度控制以及故障诊断与处理等方面。
通过本文的研究，旨在为大型变桨距直驱式风电机组的设计和应用提供理论支持和技术指导，推动风能发电技术的进一步发展。
1.1研究背景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，风能作为一种清洁、可再生的能源形式受到了越来越多的关注。
风能发电作为一种重要的清洁能源利用方式，具有巨大的发展潜力。
风能发电系统的效率和稳定性一直是制约其大规模应用的关键因素之一。
特别是大型风电机组，由于其规模大、参数复杂、非线性等特点，给风能发电系统的建模和控制带来了很大的挑战。
传统的风电机组建模方法往往基于简化假设和数值积分等手段，难以准确反映风电机组的真实动态特性。
传统的控制策略在面对大型风电机组时也显得力不从心，容易出现振荡、失稳等问题。
开展大型变桨距直驱式风电机组系统的建模与控制策略研究，对于提高风能发电系统的性能、降低投资风险、推动风能发电技术的快速发展具有重要意义。
1.2研究意义随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐成为人类社会探索可持续能源发展的重要方向。
直驱式永磁同步风力发电机变速变桨距控制
直驱式永磁同步风力发电机变速变桨距控制变桨距是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法。
变桨距控制会对所有由风轮产生的空气动力载荷产生影响。
直驱式永磁风力发电机组一旦达到额定转矩，载荷转矩就不能继续增加，但风速还在增加，所以转速也开始增加，应用变桨距控制调节转速，使转速不超过上限，并由变流器保证载荷转矩恒定不变。
通常PI或PID调节器调节桨距角就可以满足要求，在有些情况下要用滤波器对转速误差进行处理，以防止过度的桨距动作。
一、变速变桨距控制概述1.基本控制要求在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能捕捉较多风能，所以这时没有必要改变桨距角，此时的空气动力载荷通常比在额定风速以上时的动力载荷小，也没有必要通过变桨距来调节载荷。
在额定风速以上时，变桨距控制可以有效调节风力发电机组的吸收功率及风轮产生的载荷，使其不超出设计的限定值。
而且为了达到良好的调节效果，变桨距应该对变化的情况作出迅速的反应。
这种主动控制器需要仔细设计，因为它会与风力发电机组的动态特性相互影响。
随着叶片攻角的变化，气流对风轮的作用力也会随之发生改变，这就会导致风力发电机组塔架的振动。
随着风速的增加，为了保持功率恒定，转矩桨距角也随着增加，风轮所受到的力将会减小。
这就使塔架的弯曲减小，塔架的顶端就会向前移动引起以风轮为参照物的相对风速的增加。
空气动力产生的转矩进一步增加，引起更大的调桨动作。
显然，如果变桨距控制器的增益太高会导致正反馈不稳定。
2.主动失速变桨距在额定风速以下时，桨距角设定值应该设置在能够吸收最大功率的最优值。
按照这个原则，当风速超过额定风速时，增大或减小桨距角都会减小机组转矩。
减小桨距角，即将叶片前缘转向背风侧，通过增大失速角来调节转矩，使升力减小，阻力增加，称为主动失速变桨距。
尽管顺桨是更常见的控制策略，但是有些风力发电机组采用主动失速变桨距的方法，通常称为主动失速。
向顺桨方向变桨距比主动失速需要更多的动态主动性，一旦大部分叶片失速，就没有足够的变桨距调节来控制转矩。
兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计的开题报告
兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计的开题报告一、选题背景与意义随着风能开发利用的不断推广，风力发电已经成为可再生能源中最为成熟的领域之一。
而直驱永磁发电机组由于结构简单、转动稳定、效率高等优点，逐渐成为了风力发电机组的主流形式。
其中，变桨距控制系统是直接影响风力发电机组效率和发电能力的重要组成部分。
本选题旨在探索兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计，以提高风力发电的发电能力和稳定性，进一步推广可再生能源的应用。
二、选题内容本课题主要内容是兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的设计。
具体研究内容包括：1. 直驱永磁风力发电机组的基本原理和结构特点；2. 变桨距控制系统的基本原理和设计思路；3. 针对现有变桨距控制系统的不足，设计一种适合兆瓦级直驱永磁风力发电机组的变桨距控制系统，以提高风力发电的发电能力和稳定性。
三、研究方法和步骤本选题采用综合研究方法，包括文献研究、理论分析和实验验证等；具体研究步骤：1. 文献调研和资料收集，了解直驱永磁风力发电机组和变桨距控制系统的基本知识；2. 分析现有变桨距控制系统的不足，确定设计目标和设计思路；3. 设计兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的整体方案，并进行仿真验证；4. 搭建实验平台，进行实验验证和系统优化。
四、预期成果通过对兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的研究和设计，预计能够得到以下成果：1. 完整的兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计方案；2. 实验验证数据，包括发电能力和稳定性的提升比较分析；3. 相关技术问题的解决和优化建议。
五、可行性分析本选题的可行性主要源于：1. 新能源发电技术的快速发展，对直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的设计提出了更高的要求；2. 目前该领域研究成果有限，本研究充分考虑到了国内外发展情况，具有较强的前瞻性和可行性；3. 研究团队成员具有相关领域的专业知识和实践经验，具有完成该课题的能力和条件。
风力发电变距系统设计
毕业设计（2010届）题目:风力发电中偏航变距校正设计学院：物理电气信息学院专业：电子信息工程年级：06级电子(1)班学生学号：12006243776学生姓名：邢伟指导教师：蔡圣清时间: 2009年11月01日摘要能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。
风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。
由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统。
风力发电的原理是利用风轮将风能转化为机械能，再通过传动系统带动发电机将机械能转化为电能。
就其组成来看，风力发电机组一般由风轮、传动系统、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等主要部分组成。
从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成:其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能;其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。
风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械工程、电机学、计算机技术、材料学等多学科的综合性高技术系统工程。
目前在风力发电领域，研究难点和热点集中在大型风力发电机组的设计、风力发电机组的先进控制策略和优化技术等方面。
其中，控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键技术。
从风力机功率控制方式上看，目前对风力机的控制主要采取两种方式:一种是定桨距失速控制，另一种是变桨距控制。
随着风力发电机组单机容量的大型化，变桨距控制方式取代定桨距控制方式是必然的趋势[51。
所谓变桨距控制是根据风速的变化来调整叶片的桨距角，从而控制风力发电机组的输出功率，以达到风力机在低风速阶段尽可能多的吸收风能，以及风力发电机在高风速阶段保持功率平稳输出的目的。
因此，开展对风力机变桨距控制系统及其执行机构的研究具有重要的意义。
随着先进设计方法及现代控制技术的发展与广泛应用，为变桨距控制系统及其执行机构的研究提供了更多的方法和手段。
因此，本文以变桨距控制系统及其执行机构的研究为切入点，结合现代控制技术，运用现代设计方法，开展对风力发电技术的研究。
永磁直驱式变桨距风力发电机组的建模与控制
永磁直驱式变桨距风力发电机组的建模与控制1 引言永磁直驱式风力发电机组是我国风力发电机组的主流机型之一。
永磁风力发电机通过增加极对数，降低发电机转速，从而能够与风力机直接相连，取消了增速齿轮箱。
由于没有传统风力发电系统故障率很高的齿轮箱，直驱式风力发电系统稳定性和效率大大提高，且有效地抑制了噪声，具有比较广泛的市场应用前景。
图1 风力发电系统结构2 永磁直驱式并网型变桨距风力发电机组的结构永磁同步发电机的同步速较低，输出电压较低。
考虑到电网电压较高，电网与电机之间的能量变换装置，必须要有较大幅度的升压能力。
考虑到变压器体积较大，实际系统中，发电机组运送到塔顶成本较高，所以本文采取方法是直流母线侧先升压再进行并网逆变。
本文采用的机组方案如图1所示。
图2 桨距调节控制系统3 风力机的建模风力机建模一般只考虑其风能利用系数而忽略风力机的空气动力学过程。
本文即采用风力机的风能利用系数来建立其仿真模型。
图3 机侧电流内环控制系统风力机仿真模型的建立主要基于以下三个方程：(1)这里Cp-λ曲线采用文献[1]中给出的公式：(2)其中： (3)采用c1=，c2=116，c3=，c4=5，c5=21，c6=。
考虑到是发电机，建模时转矩要取反。
图4 网侧逆变器电流内环控制系统4 控制系统的设计桨距调节控制系统的设计当系统存在显著的不确定因素时，设计高精度的控制系统，必须研究控制系统在不确定情况下的鲁棒性。
PID控制器能够在很宽的运行条件下具有比较好的鲁棒性，并且形式简单，易于操作。
这里采用PID控制器来进行机组在高风速区的桨距调节。
变桨距风力发电系统在低风速区进行最大风能跟踪，节距角为零，即不进行变桨距调节。
图5 网侧逆变器电压外环控制系统风力机和发电机不经过增速齿轮箱而直接联接，传动系统的动态方程如下[4]：(4)式中，J是风轮转动惯量；ω是风轮转动的角速度；B是发电机的摩擦系数；Ta是风轮的气动转矩；Te是发动机获得的电磁转矩。
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。
风力发电机组变桨系统分析
目录摘要： (2)一、变桨系统论述 (2)（一）变桨距机构 (2)（二）电动变桨距系统 (3)1. 机械部分 (4)2. 气动制动 (5)二、变桨系统 (5)（一）变桨系统的作用 (5)1. 功率调节作用 (5)2. 气动刹车作用 (5)（二）变桨系统在轮毂内的拓扑结构与接线图 (7)三、变桨传感部分 (9)（一）旋转编码器 (9)（二）接近开关 (10)四、变桨距角的调节 (11)（一）变桨距部分 (11)（二）伺服驱动部分 (12)总结 (14)参考文献： (14)致谢 (15)风力发电机组変桨系统分析摘要：风能是一种清洁而安全的能源,在自然界中可以不断生成并有规律得到补充,所以风能资源的特点十分明显,其开发利用的潜力巨大。
本文对大型的兆瓦级风力发电机变桨系统做简单的介绍。
变速恒频技术于20世纪90年代开始兴起，其中较为成功的有丹麦VESTAS的V39/V42-600KW机组和美国的Zand的Z-40-600KW机组。
变速恒频风力发电机组风轮转速随着风速的变化而变化，可以更有效地利用风能，并且通过变速恒频技术可得到恒定频率的电能。
变速恒频机组的显著优点已得到风力机生产厂和研究机构的普遍承认，将成为未来的主流机型。
但变速恒频风力机组仅通过电机自身调节要达到减小风速波动冲击的目的是很困难的，因为自然界中风速瞬息万变，特别是在额定风速以上工况，风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。
但是变桨风机不会产生此类情况，变桨距是指大型风力发电机安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善。
近年来，电动变桨距系统越来越多的应用到风力发电机组当中，直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。
因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速，在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。
永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术的研究的开题报告
永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术的研究的开题报告一、选题背景风力发电是一种清洁能源，在近年来得到了广泛的应用。
目前，永磁直驱风力发电机组已成为风力发电机组中的主流，具有功率密度高、转速高、噪音低、启动性好等优点。
同时，在风力发电系统中，变速变桨距控制技术能够使发电机组实现最大化输出功率和风能利用率。
因此，永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术的研究具有重要的理论价值和实际应用价值。
二、研究内容本文选取永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术为研究内容，具体考虑以下几个方面：1. 永磁直驱风力发电机组结构特点的分析与设计2. 风能转化特性与功率输出特性的研究3. 变速控制原理与算法的研究4. 桨距控制原理与算法的研究5. 永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制系统的建立与仿真分析三、研究意义本研究的意义在于：1. 以永磁直驱风力发电机组为研究对象，对其结构特点进行分析与设计，以期更好地实现其功能。
2. 研究风能转化特性与功率输出特性，为探讨变速变桨距控制技术奠定基础。
3. 探讨变速控制原理与算法，为实现发电机组的最大化输出功率提供技术保障。
4. 探讨桨距控制原理与算法，为实现发电机组的风能效率提供技术保障。
5. 建立永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制系统，并对其进行仿真分析，为实际应用提供参考。
四、研究方法本研究采用以下研究方法：1. 文献调研，了解永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术的基本概念、研究进展和国内外相关研究现状。
2. 研究永磁直驱风力发电机组的结构特点及其风能转化特性与功率输出特性，以期更好地探讨发电机组变速变桨距控制技术。
3. 探讨变速控制原理与算法，以实现发电机组的最大化输出功率。
4. 探讨桨距控制原理与算法，以实现发电机组的风能效率。
5. 借助仿真软件建立永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制系统，并进行仿真分析，为实际应用提供参考。
五、预期结果1. 对永磁直驱风力发电机组变速变桨距控制技术的理论基础和操作技术有较为深入的了解。
变桨距风力发电机组控制系统方案
研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 4.变桨距风力发电机组的模型 5. 对风力发电技术的展望
控制系统的执行机构 本系统采用的是电动变桨距机构，电动变桨距机 构可采用伺服电机对每个桨叶进行单独调节。伺 服电机通过主动齿轮与桨叶轮毂内齿圈相啮合， 直接对桨叶的节距角进行控制。位移传感器采集 桨叶节距角的变化从而构成闭环控制。在系统出 现故障或控制电源断电时，电机由蓄电池等储能 装置供电将桨叶调为顺桨位置。
变桨距风力发电机组控制系统的 研究
付冬梅
研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 4. 变桨距风力发电机组的模型 5.对风力发电技术的展望
变桨距风力发电机组的特点
1.机组的特点
1
改善机组的受力， 优化功率输出 （与发电机转差 率调节配合） .
2
比定桨距风力机 额定风速低、效 率高；且不存在 高于额定风速的 功率下降问题 .
变桨距控制系统
3.变桨距控制
额定功率 风速
+
-
功率 控制器A
+ -
+ -
变桨 执行器 桨距角
变距 机构
风轮 系统
传动 系统
发电机
滤波器
风速信号 转速
同步转速
-
P
功率给定
+
S
+
-
功率 控制器B
转子电流 执行器
发电功率
b、功率控制器A并网后执行变桨到最大攻角，低于额定功率（额定风速）时控制 器输出饱和，攻角最大；高于额定风速后进入恒功率控制；引入风速前馈通道， 超过额定风速后，当风速变化时起到快速补偿作用。 c、功率控制器B低于额定风速调节转差率“实现”最佳叶尖速比调节，即风速增 加转差率增大；高于额定风速时配合功率控制器 A维持功率恒定。原理是风速出 现波动时，由于变桨调节的滞后使驱动功率发生波动，调节转差率（转子电流） 使机组转速变化而维持功率恒定，利用风轮储存和释放能量维持输入与输出功率 的平衡。
直驱风力发电模糊PID变桨距控制
直驱风力发电模糊ＰＩＤ变桨距控制盛 旺（长沙学院电子与通讯工程系，湖南 长沙 ４１０００３）摘 要：文章对直驱型风力发电系统的结构进行了分析，研究了变速恒频系统的变桨距控制策略。
基于常规ＰＩＤ控制和模糊控制的原理，结合实际工况和控制目标提出模糊ＰＩＤ控制，在ＭＡＴＬＡＢ平台下进行仿真，结果表明模糊ＰＩＤ能有效地对桨距角进行控制。
关键词：直驱；风力发电；变桨距；模糊ＰＩＤ控制中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１００９－０１３４（２００８）１０－０１００－０４PID fuzzy control of variable propeller pitch in direct-drive wind power generationＳＨＥＮＧ Ｗａｎｇ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈａｎｇｓｈａ ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｃｈａｎｇｓｈａ， ４１０００３， Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｓｔｅｍ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｔａｒｇｅｔ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｆｕｚｚｙＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｐｉｔｃｈ ａｎｇｌｅ ｂｙ ＭＡＴＬＡＢ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅ； ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ； ｖａｒｉａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ ｐｉｔｃｈ； ＰＩＤ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２００８－０８－２８作者简介：盛旺（１９７６－），男，湖南益阳人，硕士，讲师，主要从事现代测控技术研究。
风力发电机组变桨系统的设计
风力发电机组变桨系统的设计发布时间：2021-05-08T03:24:24.913Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：王斌[导读] 本文将首先针对风力发电机变桨的含义进行分析，之后对风力发电机组变桨系统设计进行分析探究。
甘肃龙源风力发电有限公司兰州 737000摘要：随着时代的发展社会的进步，我国国民对于电力的需求呈现上升趋势，传统的发电方式已经不能够满足清洁发电的需求，在这种情况下风力发电技术应运而生，本文将针对风力发电机组变桨系统的设计进行分析。
关键词：风力发电；系统设计本文将首先针对风力发电机变桨的含义进行分析，之后对风力发电机组变桨系统设计进行分析探究。
风力发电是指将风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的过程，这种过程被称作风力发电。
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。
风力发电机组，在零件构成上又可分为风轮、机舱和塔筒三部分。
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由三支叶片及轮毂组成。
当风吹向桨叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动从而使风能转变为机械动能。
发电机组的桨叶的材质要求较高、需要具备质量轻，材料强度大等特点，目前多用玻璃钢纤维材料来制造，风力发电机组按照变桨形式分为定桨型与变桨型两种，按照风轮的转速又可分为定速型、变速型两种[1]。
此外由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向会时常发生变化，会导致转速不稳定的现象发生，所以在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的增速齿轮箱，通过变桨调节运转速度。
塔筒是支承风轮、机舱的构架。
其设计高度较高，设计高度较高的目的是为了获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。
塔筒高度视地面障碍物对风速影响的情况，一般塔筒高度为80至120米。
变桨距也就是调节桨距角，是指安装在轮毂上的叶片，通过控制系统来改变其桨距角的大小。
在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在零度位置不变，不作任何调节当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率定桨矩是指风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变。
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。
毕业设计_风力发电机组的变桨距系统 2
风力发电液压变桨姓名：狄万学摘要：液压独立变桨距系统作为大型风力发电机组控制系统的关键部分,对机组的安全、稳定、高效运行具有十分重要的作用。
风力机液压独立变桨距系统的原理及特点,采用了带实时故障排除的液压冗余型电液伺服变桨距执行机构;计算分析了桨叶的驱动力矩及液压缸的负载力。
关键字：液压独立变桨；高效；电液伺服变桨I现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。
其中，机－电－液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方法，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。
本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。
变桨距调节有全桨叶变距与仅叶尖局部变距两种。
变距系统控制叶片的转动，从而使风力机具有最佳的刹车性能。
变桨距系统还能够起到主动调节（保持额定功率）和优化(在小于额定风速时优化功率)的作用；在高风速段保持额定功率。
无论安装地点的空气密度多少，桨距控制系统都能使叶片角度调到最佳值，从而达到额定功率。
这意味着変桨距风电机组对温度和海拔高度的变化而引起的空气密度的变化并不敏感。
机械装置设计的重点是同步盘、连杆和偏心盘。
其中同步盘上的推杆与液压缸上的出杆的连接很关键。
液压缸的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀、蓄能器、单向阀和液控单向阀。
电磁换向阀、单向阀和液控单向阀和电动机的控制均由电气控制系统实现。
整个装置组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。
由以上分析可见，変桨距风力发电机组有很多优越性，而変桨距风力发电机组核心便是変桨距系统，因此使得对変桨距系统的研究具有重要的现实意义。
1液压变桨距控制系统设计在目前国内运行的大型风力发电机组的变桨距装置仍有一部分采用液压系统作为动力系统。
所以对液压变桨距控制系统的设计还是很有必要的。
变桨距风力发电机组控制系统方案
变桨距控制系统 变桨距执行系统
变桨给定 D/A 转换器 校正环节 A/D 转换器 位移 传感器
活塞位移
电动变系统
变桨距 机构
桨距角
a、变桨距执行系统是一个随动系统，即桨距角位置跟随变桨指令变 化。 b、校正环节是一个非线性控制器，具有死区补偿和变桨限制功能。 死区用来补偿电动变距机构的不灵敏区，变桨限制防止超调。 c、电动变桨系统由伺服电动机，伺服驱动器，独立的控制系统，电 源，减速箱，齿盘，传感器、主控制器等组成。 d、位置传感器给出实际变桨角度。
2.桨距角的模型 其中：Tβ——时间常数，单位为秒； β——参考节距角，单位为度；
变桨距风力发电机组的模型 3.系统线性化
风力机系统具有很强的非线性，通常在用模糊PID控制器时，需要建 立精确的数学模型，因此在建模过程中对系统进行线性化。 叶尖速比λ即为桨叶尖部的线速度与风速之比，由下式表示: 其中：n——风轮的转速r/s； ω——风轮转动角速度，rad/s; R——风轮直径，m。 对上式进行求导 ，对转矩公式进行线性化得 简化上式得
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研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 4.变桨距风力发电机组的模型 5.对风力发电技术的展望
变桨距控制系统 变桨距系统分为叶尖局部变距和全叶片变距
叶尖局部变距：通常只变叶尖部分(约0.25R～0.30R)的节 距角，其余部分翼展是定桨距的 。 全叶片变距又分为离心式变距和伺服机构驱动式变距 离心式变距：利用叶片本身或附加重锤的质量在旋转时产 生的离心力作为动力，使叶片偏转变距 。 伺服机构驱动式变距：大型风电机组的变距，通常要借助 电动或液压的伺服系统使叶片旋转变距 。
风力发电机组的变桨距系统
摘要本文主要介绍了风力发电机组的变桨距系统，其中，主要是液压系统由电器控制用来推动机械机构对桨叶进行变距。
能源问题是目前人类所面临的重大课题之一。
当今我们正处在新旧能源交替发阶段，以前的旧式能源，如煤炭、石油等不可再生资源已经越来越少，已经不能满足目前人类的生产生活需要，这就需要我们找到可以替代他们的新资源。
风能作为绿色资源，早在几千年前就为人类所利用。
时至今日，风能在多种可再生资源中是技术上最成熟，最具竞争力的可开发资源。
国外600KW以下的机组已经大量生产，故障率从80年代初的50%下降到当前的2%以下。
目前MW级机组的份额明显增大，2003年的机组平均单机容量达到1.2MW。
以前的风力机主要是通过偏航来调整转速，可是这种方法对风能的充分利用十分不利，而且响应速度很慢，所以风力机的变距机构具有很高的开发价值。
液压系统的响应速度快，力——质量比大，控制精度高，可控性能好。
故本设计采用液压系统，用比例阀控制液压缸可以对液压缸进行时时控制。
液压缸推动同步盘经由连杆把运动传递给偏心盘进而实现变桨距。
本设计融合了机-电-液一体化的设计理念，寻求更为有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。
该系统实现了设计目标，具有较高的自动化程度，运行稳定可靠，性能价格比较高，非常适合于现代化生产实际的需要。
因此，该产品的推广具有十分广阔的前景。
关键词：风力发电机液压系统能源新资源Abstracthis paper mainly introduced the wind power machine set changes the oar to be apart from the system, among them, mainly is hydraulic system to be use by the electric appliances control to push the machine organization to the oar the leaf carries on change to be apart from.The energy problem is one of the important topics that mankind face currently. Nowadays we are being placed in the new old energy alternation hair stage, the old type energy of the past, if coal, petroleum...etc. can't the reborn resources is less and less already, have already can't satisfy the mankind's production life needs currently, this needs us to find out new resources that can act for them. The wind energy is the green resources, as early as and several thousand year ages are as the behavior type make use of. Up to now, the wind energy is the technique in variety can reborn resources up the most mature, have most the competition ability and can develop the resources.The machine set of the foreign 600 KW the following has already mass-produced, the breakdown rate descends current 2% from 50% of the beginning of 80's the following. Currently the quota of the MW class machine set is obvious to enlarge; an equally single machine capacity of machine of 2003 attains the 1.2 Maws.The wind force machine of the past mainly is to pass to be partial to the sail to adjust to turn soon, but this kind of method is very disadvantageous to the full exploitation of the wind energy, and respond to the speed very slow, so the wind force machine changes to be apart from the organization to have the very high development value.The liquid presses the system to respond to the speed quick, the dint- quantity compare greatly, control the accuracy is high, can control the function good. Past origin design adoption the liquid presses the system, control the liquid to press the urn and can press the urn to carry on to the liquid to control always with the comparison valve. The liquid presses an urn of dish with synchronous push through connect the pole to deliver the sport to lack of impartiality the dish to then carry out to change the oar to be apart from.This design blended the machine- electricity- the design principle that the liquid integral whole turn, look for the more valid design theories and methods to carry out the oar the quickly change of the leaf be apart from. That system carries out to design the target, having the higher automation degree, circulating the stable credibility; the function price is higher, very suitable for the modernization produces the actual demand. Therefore, the expansion of that product has the very vast foreground.the wind power machine hydraulic system energy new rescouce第1章引言现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。
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。
风力机变桨距机构的设计及动态仿真
风力机变桨距机构的设计及仿真摘要：本文首先介绍了风力机变桨距机构的原理，在此基础上对风力机变桨距机构进行分析和设计。
通过虚拟样机技术，利用SolidWorks软件建立了风力机变桨距机构的各零、部件的实体模型，并进行装配。
然后将装配好的变桨距虚拟样机模型生成Parasolid（*.x_t）格式，导入动态仿真模拟软件ADAMS中，通过在ADAMS/View中对模型进行相应的定义，完成变桨距机构的运动仿真。
最后对仿真结果进行了后处理，为进一步优化设计做准备。
关键词：变桨距机构；SolidWorks设计；ADAMS仿真Designing and Simulating on the Variable Propeller Pitch Mechanism of WindTurbine-generatorAbstract:This paper first describes the Principles of wind turbine pitch from agencies,On this basis Variable pitch wind turbine analysis and design agencies.Through virtual prototyping technology,Using SolidWorks software to establish a solid model of wind turbine pitch from each institution zero components And assembly,Then the assembled pitch virtual prototype model generation Parasolid (*. x_t) Format,Importing dynamic simulation software ADAMS.By ADAMS / View in the corresponding definition of the model, Completion of the pitching motion simulation from institutions,Finally, the simulation results post-processing, in order to further optimize the design to prepare.Key words:Variable pitch mechanism;SolidWorks design;ADAMS simulation1.引言随着风力发电机技术的不断成熟风力发电机的自动化程度提高，变桨距控制型风力发电机的优越性显得更加突出和必要[1]。
风力发电机组变桨系统的设计
Ｌ 的扩展模块 （ 模拟量输入模块 Ｆ 一 Ａ ）用于测风 Ｘ ２Ｄ ， 片桨叶的变桨轴承各装有桨距零位标记 ， 确定好零位 Ｐ Ｃ 个变桨角度编码器选用的是 位置后 ， 本研究在距离零位 的９ 。 ６位置处安装 了 １和９ 。 速仪信号的输入及变换。３
胡 国 强
（ 上海 电气 风 电设 备有 限公 司 ，上海 ２ １０ ） ０ ３６
摘要 ：为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下 ， 能够基本保 持其发 电机稳定运转 的问题 ， Ｐ Ｃ 变频器技术应用到风力发电机 将 Ｌ、 的变桨 系统 中。开展了变桨系统 自动控制的分析 ， 建立 了Ｐ Ｃ、 Ｌ 变频器和变桨 电机之间 的关 系， 利用Ｐ Ｃ Ｐ Ｃ的模 拟量输 入模块 Ｌ及 Ｌ 对风 电场 自然风风速 以及风力发电机组 ３ 片桨叶的桨距 角度进行 了数据信息的采集 ， 自动进行 了内部数据的处理 ； 并 然后再通过对 变频器 的输 出控制进而控制变桨电机的工作状态 ， ３ 使 片桨叶旋转到与 自然风风速相对应 的桨距角度 。在发电机能 自动保持稳定
两个 施 耐德 公 司生 产 的 ， 型号 为 Ｘ Ｋ １６ Ｈ２ 的滚 珠 Ｂ ｕ ｒ Ｃ Ｊ ７ ９ １ ａｍｅ绝对 值 光 电编 码器 ， ２ Ｃ电源供 电 ， ５ 用 ４ＶＤ 有
具体可以看桨距角编码器波形图， 如图２ 摆 杆 型 限位开 关 。９ 。 １限位 开关 是顺 桨 停 止角 度 ，９。 个信号输入端 ， ６
收稿 日期 ：０ １— ４ ２ １－ ０ ２ １
本 研究 主要介 绍风 力发 电机组 变桨 系统 的设计 。
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学号14113502505
毕业设计
题目：直驱式风力发电机组变桨距系统设计
作者李炳男届别2015届
系别机械工程学院专业机械电子工程指导教师郭洪澈职称副教授
完成时间 2015年5月17日
摘要
现在，市场上应用最好的就是采用独立变桨距控制的发电机组，它最主要的特点就是能够用风力机叶片轴心处的风俗对各个叶片进行同步控制。
但是由于风力发电机的容量在增长中，所以风力机的叶片也会越来越长，因此风力机上的叶片载荷会越来越大，而实际上，由于与地面之间会存在摩擦，而且风速也会随着高度的变化而变化，风力机风轮扫略的风速随着高度的变化而变化，这些个问题都会影响到风力机的使用寿命。
本文将会使风力机的独立变桨距控制部分分成两个部分：一部分是集中变桨距控制的部分；第二部分是修正变桨距控制部分。
本文采用非线性PID控制来对集中变桨距控制器进行设计，以使的风力发电机组的输出功率始终维持在一定的范围内；再通过采用状态反馈控制以及极点配置的方法来设计修正变桨距控制器，来减小风力机叶片上的载荷。
然后，通过把各个叶片上的集中变桨距角和修正变桨距角之和来作为叶片的独立变桨距角输入风力机，这样便可以对风力机进行控制。
我们在阶跃的风速和随机的风速下对风力发电机进行数字仿真的研究，结果表明独立变桨距控制能够减少风力机叶片上的载荷，从而有助于增加风力机的使用寿命，而且具有非常好的动态性能和静态误差。
状态反馈在风力机发电机的节点位置具有非常好的调节作用，但是如果对系统的动态特性需要非常高的要求时，基于状态反馈的独立变桨距控制系统的设计就难以达到要求。
关键词：变桨距；节距角；发电机
Abstract
At present ,variable pitch control with turbine is widespread in the market. This wind turbine uses the wind speed on the axis of the blade as the reference wind speed of wind blade synchronous control. In fact , because of the existing of ground friction,the wind speed if changing with the height and the wind speed in the surface of revolution of the wind blades. With the increasing of the wind turbine capacity,the difference of the blade wind speed with different spin high degree is gradually increasing,making the loads of the blades tend to gradually increase,this problem has seriously affected the wind turbine life.
The state feedback control has a good regulating effect in the vicinity of a wind turbine stable point,but if the system is required relatively high of dynamic performance, it is difficult for the independent variable pitch control based on the feedback to achieve the design intention.
The amended pitch plus the collective pitch is the independent pitch. Through the simulation of the wind turbine under the step and the random wind ,it follows that the independent variable pitch control of wind power generation system can reduce the loads of blade and extend service life of wind turbine, on condition that the output power is kept stable .
Keywords: Variable pitch ；Pitch Angle； generator
目录
摘要...................................................................... 第一章绪论.. (1)
1.1选题的背景、目的及意义 (1)
1.2国内外风力发电发展现状及发展趋势 (3)
1.2.1世界风力发电发展状况 (4)
1.2.2我国风力发电发展状况 (4)
1.2.3风力发电的发展趋势 (5)
第二章变桨距系统方案设计 (7)
2.1变桨距控制原理及控制过程 (8)
2.2统一变桨距功率控制 (10)
第三章风力发电机组变桨距控制 (11)
3.1风力机的空气动力学基础 (11)
3.2风力机桨叶的气动力 (12)
3.3风力 (13)
第四章基于反馈的独立变桨距控制器 (14)
4.1基于状态反馈的风力机独立变桨距控制 (15)
4.2非线性PID控制器 (16)
4.3基于极点配置的状态反馈控制器 (16)
4.4集中变桨距控制器设计 (16)
第五章控制系统软件设计 (18)
5.1控制系统的建模设计 (18)
5.2控制系统的仿真实验 (20)
5.3控制系统的结论分析 (24)
第六章结论与展望 (25)
参考文献 (24)
致谢 (27)
第一章绪论
1.1选题的背景、目的及意义
在现代社会，我们的经济建设离不开能源。
能源的利用与开发是我们非常关心的问题。
随着我国经济的高速发展，人们对于能源的需求日益增大，同时也产生了越来越多的环境问题，如大气污染、水环境恶化与矿物质能源的枯竭等。
这些问题给人们的发展提出了很多新的问题，也给人们的发展提出了新的要求，从而使人们越来越关注于可再生能源的开发与利用，越来越多的科技工作者开始研究可再生资源的开发。
因此，改变能源结构，开创可再生能源，减轻环境污染，提高人们的生活水平等已经成为现代能源发展的必经之路。
而风力发电正是人们通过大气环流的过程将风能转化为电能的过程，是重要的一种发电形式，为可再生能源。
随着社会的发展和革新，传统的能源已经越来越不能满足人们对额要求，并且传统的能源物质伴随着有环境污染等现象。
尤其是煤炭、石油等能源每年都在不断的减少，不仅加剧了能源危机，并且容易引发各个国家或者地区之间的纷争，导致邻国之间发生战争。
因此，从人类的可持续发展的过程来看，我们十分有必要去加强对于可再生能源的开发与利用。
因而，在近些年来，洁净的可再生资源的到越来越多的国家政府部门的重视。
从20世纪80年代开始世界能源危机以来，各国之间就开始加强国家间的相互合作，投入了大量的人力、物力和财力，来开发和研究新能源和可再生能源的利用。
无论是太阳能、风能、潮汐能等各个方面都取得了突破性的进展。
其中又以风能领域的研究突破最大。
众所周知，风能是一种没有污染的能源之一，取值不尽，用之不竭。
对于一些缺水、缺能源和交通不方便的牧区、岛屿、高原地带等，这些地方的风力资源都比较丰厚，具有非常大的开采潜能，非常适合风能的开采利用，同时又能够解决该地区能源短缺的问题，大有可为。
风能的利用是通过将风能的动能转化为机械能，再将机械能转化为电能，这样就实现了风能发电。
通过在地面上安装几台或者几十台的风力发电机组，然后将他们并联在一起，通过计算机进行统一的控制，并网发电，为电网供电的这种电能利用的方式我们成为风力发电机组。
大体上风力发电机组可以分为三部分：风轮、发电机和铁塔。
大规模开发利用风能的主要方式是风能发电，这也是世界上现在的一种主要的发展趋势。