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《风力发电机调节系统》课件.ppt

发布:2025-03-21约4.82千字共60页下载文档
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风力发电机调节系统

课程概述目标了解风力发电机调节系统的基本原理、工作机制以及典型应用场景。内容调节系统的作用与意义调节系统分类与工作原理控制策略与执行机构传感器与控制器保护功能与监控系统调试与维护

调节系统的作用与意义作用调节系统是风力发电机系统的核心控制系统,其主要作用是:最大限度地利用风能,提高发电效率保护风力发电机免受过载、过速、过压等故障的影响优化风力发电系统的运行稳定性,提高发电质量意义

风力发电系统组成风轮机包括风轮叶片、机舱、塔架等,负责将风能转换为机械能。发电机将机械能转换为电能,分为同步发电机和异步发电机。变流器将发电机产生的交流电转换为直流电或其他所需形式的电能。控制系统

风轮机气动特性叶片形状风轮叶片的设计对风能转换效率至关重要,其形状和角度会影响气动特性,如升力、阻力和扭矩。风速与角度

风速与功率的关系

调节系统分类:变桨、变速、失速1变桨距调节系统通过改变风轮叶片的迎风角度来调节风轮机的转速和输出功率。2变速恒频调节系统通过改变发电机的转速来调节输出功率,同时保持输出频率恒定。失速调节系统

变桨距调节系统原理原理变桨距调节系统通过改变风轮叶片的迎风角度,来改变风轮机的扭矩和转速,从而调节输出功率。工作过程当风速变化时,调节系统会根据风速信号调整叶片的迎风角度,以保持风轮机在最佳工作状态,实现最大发电效率。

变桨距控制的优点与缺点优点调节范围广,适应性强响应速度快,控制精度高能够有效地降低风轮机的载荷,延长机组寿命缺点系统结构复杂,成本较高对环境温度变化敏感存在机械磨损,需要定期维护

变桨执行机构类型液压变桨系统利用液压系统驱动叶片旋转,具有较大的扭矩和可靠性。电动变桨系统利用电机驱动叶片旋转,具有更低的维护成本和更高的效率。

液压变桨系统工作原理液压变桨系统利用液压油的压力来驱动叶片旋转,通过调节液压油的流量和压力来控制叶片的角度。组成部分液压泵液压阀液压缸液压油箱

电动变桨系统工作原理电动变桨系统利用电机驱动叶片旋转,通过电机控制器的控制信号来调节叶片的角度。组成部分电机电机控制器减速器传动轴

变桨控制策略1最大功率跟踪(MPPT)控制通过调节叶片角度,使风轮机始终工作在最佳功率点,最大限度地利用风能。2转速限制控制当风速超过额定风速时,通过调节叶片角度来限制风轮机的转速,避免超速运行。3载荷控制通过调节叶片角度来控制风轮机上的载荷,降低风轮机的机械应力,延长机组寿命。

PID控制在变桨系统中的应用原理PID控制是一种常用的反馈控制算法,它根据偏差信号、偏差变化率以及偏差累积值来计算控制信号,实现对系统的稳定控制。优点结构简单,易于实现参数调整方便,鲁棒性强能够有效地抑制系统噪声,提高控制精度

模糊逻辑控制在变桨系统中的应用原理模糊逻辑控制利用模糊集合和模糊推理来实现对系统的控制,能够处理非线性、不确定性等复杂问题。优点对系统模型要求不高鲁棒性强,抗干扰能力强能够处理模糊信息,实现更加智能化的控制

神经网络控制在变桨系统中的应用原理神经网络控制利用神经网络的学习能力,通过训练网络来建立系统的模型,实现对系统的智能控制。优点自适应性强,能够根据环境变化进行调整学习能力强,能够处理复杂的非线性问题具有较高的鲁棒性和抗干扰能力

变速恒频调节系统原理原理变速恒频调节系统通过改变发电机的转速来调节输出功率,同时保持输出频率恒定。工作过程当风速变化时,调节系统会根据风速信号调整发电机的转速,以保持风轮机在最佳工作状态,实现最大发电效率。

直驱式风力发电机特点直驱式风力发电机直接连接到发电机,没有齿轮箱,结构简单,效率高,噪音低。应用场景适用于低风速和中风速环境,在陆地和海上风电场中都有应用。

双馈式风力发电机特点双馈式风力发电机利用两个变流器来实现对发电机转速的控制,能够更灵活地调节输出功率。应用场景适用于中风速和高风速环境,在陆地和海上风电场中都有应用。

变速控制的优点与缺点优点能够实现最大功率跟踪,提高发电效率能够降低风轮机的载荷,延长机组寿命能够抑制功率波动,提高发电质量缺点系统结构复杂,成本较高对变流器性能要求较高存在控制复杂度和稳定性方面的挑战

变速控制策略:优化功率跟踪目标通过调节发电机转速,使风轮机始终工作在最佳功率点,最大限度地利用风能。方法基于梯度下降的功率跟踪算法基于模糊逻辑的功率跟踪算法基于神经网络的功率跟踪算法

变速控制策略:转速限制目标当风速超过额定风速时,通过调节发电机转速来限制风轮机的转速,避免超速运行。方法利用滑模控制技术实现转速限制利用模糊逻辑控制技术实现转速限制利用神经网络控制技术实现转速限制

失速调节系统原理原理失速调节系统利用风轮叶片失速特性来限制风轮机的转速,当风速过高时,叶片失速,降低风轮机的扭矩,从而降低转速。特点结构简单,成本低,适用于低风速环境。

被动失速

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