关键字 |
| 风力涡轮机、螺旋角、DFIG高碳钢。 |
介绍 |
| 近年来,风能已成为其中一个最重要的和最有前景的可再生能源的来源,要求额外的传输容量和更好的维护系统可靠性的方法。风能是一种无污染、安全可再生来源。相关技术的进化风力系统产业发展铅一代变速风力涡轮机相比,现在的很多优势的固定速度风力涡轮机。电力从风能检索系统取决于功率设定值跟踪最大功率点跟踪。 |
| 风力发电机的机械功率影响涡轮的涡轮比率(TSR)。它被定义为涡轮机转子叶尖速度比风速。在最优TSR,最大风力涡轮机效率发生对于一个给定的风速。保持最佳的TSR,涡轮转子速度是随着风速的变化而改变。同时,从风提取最大功率。TSR计算需要风速的测量值和涡轮速度数据。风速测量增加了系统成本,也会导致实际困难。最优值的TSR不同从一个系统到另一个地方。 |
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| 功率信号反馈(PSF)需要的细节最大风力发电机的功率曲线。这条曲线跟踪的控制机制。这条曲线获得从模拟或测试每一个风力涡轮机。生成参考功率使用最大功率曲线记录或使用风力发电机的机械功率方程和这里的风速或转子转速作为输入。这种控制方法增加实现和成本是很困难的。图2。显示了权力的逻辑信号反馈控制。 |
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| TSR的缺点和PSF控制方法克服了爬山搜索(高碳钢)方法。高碳钢控制算法不断搜索峰值功率的风力涡轮机。它可以解决一些常见的问题通常与其他两种方法。跟踪算法,根据操作点的位置和力量和速度的变化关系,计算所需的最佳信号以驱动系统的最大功率点。 |
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| 该算法动态地修改速度命令按照有功功率的大小和方向的变化以达到峰值功率点。也就是说,真正的权力是作为输入和最优命令(速度)信号生成和美联储的速度控制回路电网侧变换器控制。成正比的信号点计算,相比前一个值。当结果是正的,重复的过程为一个较低的速度。在此基础上,发电机的速度需要增加或减少。对于每一个操作点的变化,控制器继续扰乱本身通过循环运行。输出功率增加到dPo / dω= 0是满意。 |
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双馈式感应发电机 |
| 研究系统是一个变速风力发电系统基于双馈感应发电机(DFIG)。发电机的定子是直接连接到电网,转子是通过背靠背连接转换器准尺寸站只有一小部分的发电机额定功率。DFIG技术允许提取最大风能低风速通过优化涡轮速度,同时最小化在阵风风力涡轮机械压力。 |
| 最优涡轮速度产生最大机械能对于一个给定的风速风速成正比。DFIG技术的另一个优点是电力电子转换器能够生成或吸收无功功率,因此不再需要安装电容器银行的鼠笼式感应发电机。AC / DC / AC变换器基本上是一个PWM变换器采用正弦脉宽调制技术来减少谐波出现在风力涡轮机驱动的DFIG系统。这里Crotor转子侧变换器和Cgrid电网侧变换器,在Vr转子电压和Vgc电网侧电压。控制风力发电机齿轮箱的速度或可以使用电子控制。 |
功率流 |
| 电网连接的双馈式感应发电机是最可靠的系统利用风力发电。随着DFIG利用机器的匝比,转换器不需要对机器的额定满额定功率。转子侧变换器(RSC)控制机器的活跃和无功功率而Grid-Side转换器(GSC)保持恒定的直流母线电压。GSC的无功发电不是用作RSC独立。但是,在稳态和低压时期,GSC参加无功发电控制。GSC供给无功电流迅速而RSC导致延误,因为它通过电流通过机器。这些转换器暂时可以过载,短路期间,DFIG栅极电压可以做出更好的贡献。 |
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| 转子的功率流是双向的。当ωr >ωs,权力从转子流向电网,当ωr <ωs,转子从电网吸收能量。电力电子转换器之间的转子和网格调整转子电压的频率和幅值。转子电压的控制允许系统在变速运转同时还生产恒频电能。机械功率和定子电力输出计算如下: |
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使用模糊逻辑控制器来控制螺距角 |
| 风力发电机包括三个叶片,伺服电机,控制器,转子旋转传感器,发电机,和一些机械部件。叶片是基于开发的项目(国家航空咨询委员会)。使用伺服马达控制叶片的螺旋角。旋转编码器是用来测量风力发电机转子的转速。图5显示了一个图块螺旋角控制风力涡轮机使用模糊逻辑控制器(方法)额定风速较低。叶片的螺旋角控制,最大限度地提高风力发电机的转速,从而输出机械功率的风力发电机。从图5,测量转速风力涡轮机转子的转速旋转编码器相比,所需的转速。方法流程错误,δ错误,和风速数据,分别在m / s和v。风力发电机的机械功率(P)最大化。 |
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| 换句话说,风力发电机机械功率最大化,风力涡轮机的功率系数优化通过控制叶片的螺旋角。螺旋角(β)是风的方向之间的角度和方向垂直于叶片的平面。风力发电机的机械功率可以表示为(P) |
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| 在那里,ρair——空气密度 |
| ——区域被刀片 |
| v -风速速度 |
| CP(λ,β)-系数λ和风力发电机的变速比叶片螺旋角β。 |
模拟 |
| 9 MW风电场由六个1.5兆瓦的风力涡轮机连接到一个25 kV配电系统。风速变化的影响和改变电源频率也考虑了DFIG的性能分析。风力涡轮机的螺旋角模糊基于逻辑控制以及高碳钢控制变量低额定风速是开发和演示。模糊输入、规则和输出如下所示。分析也是通过改变无功功率的需求的机器。性能分析是利用范围的模拟结果,发现使用MATLAB软件。 |
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仿真结果 |
| 生成的有功功率开始增加顺利(连同涡轮速度)达到额定值。在这时间内涡轮速度也会增加。最初,涡轮叶片的螺旋角为零的程度。然后从0度螺旋角增加,以限制机械功率。我们还观察到生成的电压和无功功率。 |
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| 风力涡轮机的螺旋角模糊基于逻辑的控制变量低额定风速已经开发和演示。螺旋角的使用基于模糊逻辑的控制可以提高机械功率响应性能的风力涡轮机相比,使用固定螺距角或没有控制。 |
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| 高碳钢的方法,它显示了微调和值范围1度左右。螺旋角的使用基于模糊逻辑的高碳钢控制可以提高机械功率响应性能的风力涡轮机相比,使用固定螺距角或没有控制。 |
结论 |
| 风力发电机的机械效率取决于功率系数。功率系数取决于速度比和螺旋角。可调速度提高了系统效率随着涡轮速度可以调节风速的函数最大化输出功率。使用DFIG,调速可以开发。螺旋角控制的常用方法是控制风力涡轮机转子所产生的空气动力电源。螺旋角控制可以实现通过使用不同的控制变量。模糊逻辑控制俯仰运动不知道风力涡轮机动力,但支持当风力涡轮机包含强烈的非线性。高碳钢控制方法是适合风力涡轮机惯性很小。就是在这一刻,涡轮速度反应风速。输出功率是相互关联与涡轮机械功率和机械储存能量的变化速度对大惯性的风力涡轮机。 This leads to the ineffectiveness of HCS method. |
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