风力发电偏航控制系统matlab仿真模型设计

风力发电偏航控制系统的研究

0 引言

风能是一种清洁能源，在人类实现可持续发展中有着重要作用，由于它的作用大，故此吸引的许多人的开发，风力发电更是受到广大的青睐。其可靠优秀可靠优秀也被更多人认识。

本文主要是对风力偏航控制系统的组成和原理做一个简单的了解，偏航系统主要是由偏航控制机构和偏航驱动机构两大部分组成，控制机构包括风向传感器，偏航控制器，解缆传感器组成，而驱动机构是由偏航轴承，偏航驱动装置，偏航制动器组成。本课题也是在了解了风力发电的一些基本原理的前提下面，进一步对偏航做一个更好的认识，了解简单的控制流程。同样就风力在全世界的快速发展，因此带动了一大批产业的崛起，它对世界经济的上升带来了不可忽视的重大作用。

1 风力发电概况

1.1国外风力发电的发电

根据全国风能理事会发布的全球风电市场装机数据，2011年，全球新增风电装机达到237669MW。这一数据表明全球累计装机实现了21%的年增长，新装数据达到6%。到目前，全球75个过国家有商业运营的风电装机，其中22个国家的装机容量超过1000MW。1996~2011年全球风电发展情况如图1-1和图1-2。

1

图1-1 1996~2011年全球风电每年新增装机容量

图1-2

新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）

新疆大学科学技术学院

College of science ＆ technology Xinjiang University

学生毕业论文(设计)

题 目：风力发电机组偏航控制系统设计 指导教师: 王海云

学生姓名：刘海龙

专 业：电气工程及其自动化

班 级：电气09-1

完成日期：2013年5月30日

新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）

声 明

郑重声明，此论文（设计）是本人在相关老师指导下完成，没有抄袭、剽窃他人成果，否则，由此造成的一切后果由本人负责。

本人签名：

新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）

新疆大学科学技术学院 学生毕业论文（设计）任务书

学生姓名 刘海龙 学号 20092450037 专 业 电气工程及其自动化 班级 电气09-1

新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）

新疆大学科学技术学院

College of science ＆ technology Xinjiang University

学生毕业论文(设计)

题 目：风力发电机组偏航控制系统设计 指导教师: 王海云

学生姓名：刘海龙

专 业：电气工程及其自动化

班 级：电气09-1

完成日期：2013年5月30日

新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）

声 明

郑重声明，此论文（设计）是本人在相关老师指导下完成，没有抄袭、剽窃他人成果，否则，由此造成的一切后果由本人负责。

本人签名：

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新疆大学科学技术学院 学生毕业论文（设计）任务书

学生姓名 刘海龙 学号 20092450037 专 业 电气工程及其自动化 班级 电气09-1

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，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

本文介绍了风力机的偏航控制机构、驱动机构的基础上，采用PLC作为主控单元，设计了风电机组的偏航控制系统。系统根据风向、风速传感器采集的数据，采取逻辑控制主动对风，实现了对风过程可控。论文给出了基于风向标、风速仪的偏航控制系统的软硬件设计结果。

关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统；驱动机构

I

湖南电气职业技

中国电力教育2006年研究综述与技术论坛专刊

基于MATLAB的风力发电系统仿真研究

向 恺

X

刘永前

(华北电力大学动力工程系,北京 102206)

摘 要:本文建立了风力发电系统风轮的数学模型、传动系统模型、三相异步发电机的数学模型,并用MATLAB软件对这些模型进行了仿真,结果证明了这些模型的正确性,最后研究了无控制系统的永磁发电机组的转速变化情况,说明了风力发电系统的仿真在对风力发电系统分析中的重要作用。

关键词:风力发电;MATLAB仿真;动态模型;风力发电机组 随着环保意识的加强,削减传统能源对环境的影响,开发可再生能源,已经成为必然的选择,可再生能源的优势在于它没有污染排放,能量取之不尽。用风机把储藏在流动空气中的能量转化为电能是一种不错的风能利用方式。

风机一般不参加电压和频率调节,有扰动时,风机一般断开,正常运行时重新连接。这样频率和电压的维持基本是靠大型火电厂的控制。

但是,目前随着风力发电容量的增加,风力发电系统开始影响整个能量系统,只靠大型火电厂的控制已经很难运行好一个能量系统。所以研究风机在能量系统中的行为和它与其它发电设备和负载的关系非常重要。

1.风力发电机组的数学模型及其MATLAB仿真(1)风机转子模型

风机转子的空气动力学模

成绩

课程设计报告

题 目 PID

控制器应用

课 程 名 称 控制系统仿真 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 课程设计学时 指 导 教 师

金陵科技学院教务处制

一、课程设计应达到的目的

应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行控制系统的初步设计。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

二、课程设计题目及要求

1． 单回路控制系统的设计及仿真。 2． 串级控制系统的设计及仿真。 3． 反馈前馈控制系统的设计及仿真。

4． 采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。

三、课程设计的内容与步骤

(1)． 单回路控制系统的设计及仿真。

学号： 2010509044

浙 江 大 学 毕业设计（论文）

题 目 基于PLC的风力发电控制系统设计 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务

二○一二年六月

基于PLC的风力发电控制系统设计

摘 要：近年来随着经济的不断发展和人们生活水平的不断改善，在世界范围内石油、煤炭这些不可再生资源的使用量已经大大超过环境所能承受的范围，燃烧发电厂产生的污染物也对地球环境产生了负影响。然而风能是一种清洁、可再生的能源，在发电这一领域具有巨大的开发潜力和商业活力。随着科技的不断进步，计算机和可编程控制的科研水平在提升，这对于

2014 / 2015 学年第 1 学期

计算机控制技术 实

班 级 学 生 指 导 验 报 告

学 号 1108030301 姓 名 蔡 梦 教 师 张 坤 鳌

实验二 基于 Matlab 的离散控制系统仿真

一、 实验目的和要求：

1、 学习使用 Matlab 的命令对控制系统进行仿真的方法

2、 学习使用 Matlab 中的 Simulink 工具箱进行系统仿真的方法

二、 实验环境

X86系列兼容型计算机，Matlab软件

三、 实验原理

1、控制系统命令行仿真

1）建立如图所示一阶系统控制模型并进行系统仿真：

一阶系统闭环传递函数为G（S）=

s1?333s=s?3，转换为离散系统脉冲传递

函数并仿真。

2）建立如图所示二阶系统控制模型并进行系统仿真：

52s(s?2?0.4?5)25251?s(s?2?0.4?5)=s2?2?0.4?5s?52， 二阶系统闭环传递函数为G（S）=

转换为离散系统脉冲传递函数并仿真，改变参数，观察不同的系统的仿真结果。

2、控制系统的 Simulink 仿真

课 程 设 计 报 告

题 目 某温度控制系统的MATLAB仿真 （题目C）

过程控制课程设计任务书

题目C：某温度控制系统的MATLAB仿真

一、 系统概况：

设某温度控制系统方块图如图：

图中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100OC、输出信号为4～20mA。Gf(s)为干扰通道的传递函数。

二、系统参数

Tm=2.5min； Kv=1.5(kg/min)/mA； T0=5min； Kf=0.8； K0=5.4C/(kg/min)； 给定值 x(t)=80C； 阶跃扰动 f(t)=10C 二、 要求：

1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标：

(1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程；

(2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为TI＝1min、3min、5min、10min时，z(t)的过渡过程；

(3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间

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学号： 2010509044

毕 题 目

浙 江 大 学 业设计（论文）

基于PLC的风力发电控制系统设计

1

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。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览