风力发电偏航系统的功能

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

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

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

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

偏航系统

1. 功能描述

A． 使机舱轴线跟踪变化稳定的风向。

变化稳定：程序判断，在一定时间内方向稳定的风。 B． 自动进行解缆操作。

解缆：对风偏航会将塔底到塔顶的电缆扭到一起，解缆就是将扭到一起的电缆解开。

2. 偏航系统的线路。

2．偏航软启动器的工作原理。

主要目的：直接启动电机，由于阻力较大，容易损坏电机。降压启动，起到保护作用。

3.偏航动作条件。

A．对风：风小时为8度 风大时为15度 B．解缆：左偏或右偏580度

4.偏航动作过程。

在没有故障或维护状态并偏航系统没有故障的情况下，程序或手动给出命令后，液压站对应电磁阀打开，偏航刹车泄压，偏航电子刹车释放，EN和A1信号给出，DS6输出低电压，经过T-START时间后，变为高电压，偏航动作。

解缆动作过程：风机在待机状态下，偏航位置值超过580度会自动进行解缆。风机在运行发电状态下，偏航位置超过扭揽开关的设定值时，会自动停机并转为待机状态，此时偏航位置值已经超过580度，会进行解缆操作。 解缆停止的条件：

A．偏航位置小于40度。

B．偏航位置小于360度，且对风角度小于30度，延迟10秒后停止。

C．在偏航位置小于580度时复位。 5.常见故障处理。

风力发电行业概况

一、全球风电装机规模发展情况 二、全球风电行业概况 三、我国的风能资源简介 四、我国风电装机规模发展和现状 五、我国风电投资商和运营商简介 六、全球风力发电机组制造商简介 七、我国风电设备整机装备概况 八、国内风力发电设备整机制造企业简介 九、我国风电设备零件制造概况 十、我国风电前期勘测设计咨询行业 十一、我国风电后期检修维护行业

一、全球风电装机规模发展情况

能源和环境是当今人类生存和发展需要解决的紧迫问题。不可再生能源的大量开采、能源利用中环境的破坏等一系列问题迫使我们在开发利用常规能源的同时，应该更加注重开发可再生的清洁能源，如风能、太阳能、潮汐能、生物质能和水能等。近年来，风力发电作为可再生的清洁能源受到世界各国政府、能源界和环保界的高度重视。地球上风力资源蕴藏量大,清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，具有较好的经济效益和社会效益。

全球风电装机需求持续快速增长。从1996年起全球累计风电装机连续11年增速超过20%，平均增速达到28.35%，至2006年底达到7422万千瓦。1996年以来新增装机平均增速27.19%，2006年新增1519万千瓦。预计2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿千瓦（是2

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

大型风力发电机偏航系统一般采取图 2.6 所示的结构。风力发

电机机架安装在回转支撑（偏航轴承）上，回转支撑的内齿圈与塔筒用螺栓紧固相连，外圈与机架固定。当需要随风向改变风轮位置时，通过安装在驱动部件上的小齿轮与大齿圈啮合带动主机架和机舱旋转使风轮对准风向。

2.3.2 偏航驱动部件

偏航驱动部件一般由电动机、大减速比减速器和驱动小齿轮组成，通过法兰连接安装到主机架上，如图 2.7 所示。

由于设计空间有限，驱动部件一般选用转速较高的电动机，以尽可能的减小设计结构的体积。由于偏航驱动的要求输出的电机转速很低，所以必须采用紧凑的大速比减速器，以满足偏航执行机构的设计要求。根据设计要求偏航可选择立式或其他形式的安装，采用多级行星齿轮传动，以实现大速比和紧凑型的要求。

表 2.1 所示为某风力发电机偏航减速的设计指标

Table2.1 Wind turbine yaw reducer technical indicators 额定输入功率 0.55kw 使用寿命 20 年 额定输入转速 695r/min 噪声 ≤85dB 额定输出转速 0.437r/min 额定扭矩 10N.m 减速比 1590 重量 160kg

非并网风力发电系统的电压协调控制

第32卷　第22期2008年11月25

日Vol.32　No.22Nov.25,2008

非并网风力发电系统的电压协调控制

张先进,陈　杰,龚春英,严仰光

(南京航空航天大学自动化学院,江苏省南京市210016)

摘要:在非并网风力发电系统中,,,

从而造成直流电网中出现电压尖峰和电压升高,负载电流、输电线电压或注入电网电流等参考值,流值,抑制了电压尖峰和电压升高。。关键词:非并网风力发电;中图分类号:TM614;0　引言

,得到了广泛的研究[126]。但风能具有不稳定性和间歇性,这给交流电网带来了不良影响[729]。当系统功率平衡被打破时,由于线路阻抗特性和控制系统的延迟等影响,在新的功率平衡没有建立之前,电网中可能出现电压尖峰[10],在新的平衡建立之后,有可能造成电压升高。电压尖峰和电压升高可能会对功率器件带来损害。

为此,本文以非并网风电系统[7]为研究对象,通过引入储能单元,构建了带储能单元的非并网风电系统,并研究了电压尖峰和电压升高的控制方法。

图1　供电系统结构

Fig.1　Supplysystemstructurewithenergy2storageunits

1　系统构成及工作原理

1.1　系统构成

非并网风电系统是指