风力发电机组变桨距控制系统的研究

风力发电机组变桨控制系统的研究摘要：在风力发电机组中，叶轮机组已更换了固定的叶轮机组，它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。

它是风力发电机功率控制的一个重要组成部分，运行平稳，本文主要论述了风力发电的控制方法，本文讨论了基于进流角预报的模糊PlD统一变距功率控制系统和独立变距功率控制策略。

同时对两者进行了比较，它提供了一些设计理念和理论方法来定位大型风力涡轮机的可变螺距控制系统。

关键词：变桨机构；独立变桨；优化设计；建模仿真前言风力发电机组主要包括两个主要部件：主控制系统和变桨控制系统。

主要控制系统是控制整个风机的运行，可变叶片控制系统是专门针对不同工况下叶片的精确控制，为了实现叶片和应急桨的正常运动。

一个完整的变距控制系统包括驱动和控制器的主要组成部分（一些变距控制系统只有驱动，没有控制器），变距电机，备用电源等。

每一个变螺距控制系统在其结构上都有其独特的特点，为了更好地理解变螺距控制系统，我们必须对其结构有一个全面的了解。

1、课题的背景及研究目的变叶轮机组已经取代固定叶轮机组成为风力发电机组商业化发展的主流。

变量螺旋桨系统是风力发电机功率控制和执行平稳运行的重要组成部分和一个丰富的指导作用，其操作，通常情况下，可变螺旋桨系统在冯风力涡轮机控制器发出指令驱动叶片旋转，使叶片达到指定的节距角位置，不影响互联的快速实现过程，保证风电机组在不同工况下按最优参数运行；在紧急情况下，自动调节螺旋桨螺距角，使叶片跟随螺旋桨，实现气动制动，确保风力机的安全。

2、变桨系统工作原理螺旋桨更换系统的工作原理如图1所示。

机房的主处理器监控风速、转子转速和发电机驱动叶片的旋转角度。

发电机能量模块计算了伺服驱动的顺序通过逻辑，驱动叶片转动。

不同的叶片都有不同的可变叶轮驱动电机。

驱动电机尾部装有一个编码器，编码器用以检测驱动电机的方向、转速、叶片转到的角度，反馈至变桨系统的处理器。

发生系统掉电或紧急安全链触发时，备用电源（超级电容或蓄电池）进行紧急收桨，将叶片转动90°的安全位置。

风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源需求的不断增加，清洁能源已经成为全球的一个热点话题。

风力发电作为清洁能源之一，不仅可以减少环境污染，也可以实现可持续发展。

风电机组是风力发电的核心装置，变桨系统是风电机组的关键部件之一。

变桨距根据风速的大小，通过控制桨叶角度来调整风电机组的转速，从而实现风能吸收效果的最大化。

变桨距伺服控制系统在风力发电中起着至关重要的作用，对提高风电发电效率和稳定性具有重要意义。

因此，对风电机组变桨距伺服控制系统进行深入研究，优化控制算法，提高变桨控制准确性和可靠性，对于充分发挥风力资源、提高发电能力和降低发电成本具有十分重要的意义。

二、研究内容和主要技术路线本文旨在研究风电机组变桨系统的伺服控制方法，优化控制算法，提高变桨控制准确性和可靠性。

具体内容包括以下几个方面：1. 风电机组变桨控制技术现状及问题分析。

对风电机组变桨控制技术的现状、存在的问题和局限性进行详细分析，为后续的研究奠定基础。

2. 风电机组变桨距伺服控制算法设计与仿真。

针对变桨距伺服控制过程中存在的问题，设计合适的控制算法，并实现仿真测试，验证算法有效性和控制性能。

3. 风电机组变桨距伺服控制系统硬件及软件实现。

在算法设计和仿真的基础上，通过硬件和软件实现一个完整的变桨距伺服控制系统，包括系统架构、控制器设计、通信接口等。

4. 风电机组变桨距伺服控制系统测试。

对系统进行性能测试和鲁棒性测试，并与传统的变桨控制方法进行对比，分析系统的优劣之处。

主要技术路线：参照现有的研究成果，分析风电机组变桨控制技术现状，设计风电机组变桨距伺服控制算法，完成控制系统负载仿真和实际试验，最终实现风电机组变桨距伺服控制系统的优化和升级。

三、研究计划及进度本项目主要分为以下几个阶段：第一阶段：文献调研和分析，深入了解风电机组变桨控制技术现状及问题，分析存在的局限性。

预计完成时间：1个月第二阶段：设计控制算法，完成仿真测试，验证算法的效果和控制性能。

变速风力发电系统变桨距控制的研究的开题报告一、选题的背景和意义随着现代工业的不断发展，能源需求不断增加，但化石能源的枯竭及其对环境的污染已经引起了全球性的关注。

在这种形势下，发展可再生能源成为全球共识。

而风能作为一种常见的可再生能源，其应用已经在全球范围内逐渐增加。

然而，由于风速和风向的变化，风力发电系统所产生的电力也不断发生变化。

为了提高风力发电系统的效率，必须对风力发电系统中的变速控制系统进行深入研究。

其中，变速风力发电系统中的变桨距控制是至关重要的环节，它能够通过调整桨距，实现风机的最优工作状态，提高风能利用率，并减少在风速变化时的机械损伤。

二、选题的研究现状目前，国内外对于风力发电系统中的变速控制系统进行了大量的研究。

在变桨距控制方面，一般采用基于最大功率点跟踪（MPPT）的控制方法。

其中，最常见的方法是使用PID控制器来调节桨距，实现风机输出功率的最大化。

此外，一些基于模型预测控制（MPC）或者神经网络控制的方法也被应用于变桨距控制中。

三、选题的研究内容和目标本研究将以变速风力发电系统中的变桨距控制为重点，研究其在风速变化情况下的最佳控制策略，并探究该策略对风力发电系统性能的影响。

具体研究内容包括：（1）针对变速风力发电机的建模，建立数学模型。

（2）深入研究变桨距最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并将其运用于变速风力发电系统中，以实现系统的最大能量效率。

（3）采用基于模型预测控制（MPC）的方法，针对风速变化的情况下，设计适用于变桨距控制的预测模型以及控制策略。

（4）通过仿真实验，对比不同变桨距控制策略下的风力发电系统性能，分析所提出的控制策略的优缺点。

本研究的目标在于：通过改进变桨距控制方法，提高风力发电系统的能量利用效率，为风力发电的发展提供理论基础和技术支持。

四、选题的研究方法和技术路线本研究采用仿真实验的方法，以MATLAB/Simulink为主要工具，建立变速风力发电系统的数学模型，设计变桨距控制策略，并进行仿真实验验证。

风力发电机组电动变桨距系统的研究风力发电风电风电设备风3．伺服驱动部分矢量操纵技术解决了交流电动机在伺服驱动中的动态操纵问题，使交流伺服驱动系统的性能可与直流系统相媲美，在某些情况下，甚至超过了直流系统的性能。

特别在20KW下列的功率范围内，精度有特殊要求的情况下，交流越来越要取代直流[4]。

在这种情况下，感应电动机，无刷直流电动机与三相永磁同步电动机各有特色。

3.1 三种伺服电动机的比较我们都明白，交流伺服驱动系统由下列三个部分构成：伺服电动机，驱动装置，操纵系统。

下面就从成本，功率密度，转矩/惯量，速度范围，转矩/电流，损耗，制动，转子位置传感器这几个方面进行比较[5]。

表1:三种伺服电动机的比较在图中，定子电流检测值iA，iB，iC，通过ABC轴系到dq旋转轴系得适量变换后，得到检测值iq与id。

由三相静止坐标系ABC到任意转速ω旋转两相坐标系dq的变换阵。

是永磁体基波励磁磁场链过定子绕组的磁链，关于三相永磁同步电动机是恒定值，通过面装式PWSM的电磁转矩公式能够得到转矩反馈值。

Pn 是极对数。

当电动机速度超过基值时，要进行弱磁操纵，需要加入id，因此id*要根据弱磁运行的具体情况而确定。

由iq*与id*与转子位置，通过dq旋转轴到ABC轴系的变换，得到三相定子电流命令值。

由任意转速ω旋转两相坐标系d、q到相静止坐标系ABC的变换阵。

4．结论本文对电动变桨距的结构与特点进行了介绍，着重对伺服驱动操纵部分进行了设计与分析，能够作为工程设计的初步参考，在具体的伺服操纵部分的研究工作需要进一步深入。

参考文献[1] E. A. Bossanyi. Adaptive pitch control for a 250kW Wind Turbine, Proc. British Wind Energy Conference.1986,pp.85-92[2] Iqbal, M. T. Coonick, A. and Ereris, L. L. Dynamic control options for variable speed wind turbines. Wind Engineering. 1994, 18 (1), pp.1-12[3] Xin Ma. Adaptive extremum control and wind turbine control. PhD thesis. Technical University of Denmark．1997[4] 吴安顺．最新有用交流调速系统．机械工业出版社．1998[5] 陈伯时．交流调速系统机械工业出版社．1997[6] 冯国楠．现代伺服系统的分析与设计．北京：机械工业出版社，1990。

《风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》篇一一、引言随着能源危机与环境污染问题日益突出，风力发电作为可再生能源的代表，已在全球范围内得到广泛应用。

变桨距控制技术是风力发电系统中的重要组成部分，其性能直接影响到风力发电机组的运行效率和稳定性。

自抗扰控制技术作为一种先进的控制策略，具有较高的鲁棒性和适应性，因此，研究风力发电变桨距自抗扰控制技术及其参数整定具有重要的理论和实践意义。

二、风力发电变桨距系统概述风力发电变桨距系统是指通过调整风力发电机组桨叶的迎风角度，从而改变其捕获风能的能力，以实现风电机组的优化运行。

该系统主要由桨叶、变桨执行机构、控制器等部分组成。

其中，控制器的性能直接决定了变桨距系统的控制效果。

三、自抗扰控制技术原理及应用自抗扰控制技术是一种基于非线性控制理论的新型控制策略，其核心思想是通过引入观测器和非线性状态误差反馈等技术，实现对被控对象的精确控制。

在风力发电变桨距系统中，自抗扰控制技术能够有效地抵抗外界干扰，提高系统的鲁棒性和稳定性。

四、风力发电变桨距自抗扰控制技术研究针对风力发电变桨距系统的特点，本文研究了自抗扰控制在变桨距系统中的应用。

首先，建立了风力发电变桨距系统的数学模型，为后续的控制策略研究提供了基础。

其次，将自抗扰控制技术应用于变桨距系统，通过引入观测器和非线性状态误差反馈等技术，实现对风速等外界干扰的快速响应和抑制。

最后，通过仿真和实验验证了自抗扰控制在变桨距系统中的有效性和优越性。

五、参数整定方法研究参数整定是自抗扰控制在风力发电变桨距系统中应用的关键环节。

本文提出了一种基于遗传算法的参数整定方法。

该方法通过优化自抗扰控制器的参数，使得系统在面对不同风速等外界干扰时，能够快速响应并达到最优运行状态。

具体而言，该方法利用遗传算法的搜索能力，在一定的参数范围内寻找最优的控制器参数组合，从而提高系统的控制性能。

六、实验验证与结果分析为了验证自抗扰控制在风力发电变桨距系统中的有效性及参数整定方法的有效性，本文进行了实验验证。

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。

1 课题名称：风力发电机组变桨距控制系统的研究2.选题背景和意义2.1 论文研究背景能源、环境是人类生存和发展所要解决的紧迫问题，常规能源以煤、石油、天然气为主。

它不仅资源有一限，而且造成了严重的大气污染。

因此，对可再生能源的开发利用受到世界各国的高度重视。

日前风能是具有大规模开发利用前景的可再生能源之一。

从全球范围来看，风力发电己经从试验研究迅速发展为一项成熟技术。

现代风电技术面临的挑战主要包括进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。

中国拥有着狭长的海岸、辽阔的地域、风能资源极其丰富。

根据统计数字，在全国陆地上风能的技术可开发量共计约2.53亿千瓦（根据地面以上 10m 高度的风力资料计算得出），在海上可开发利用的风能资源约7.5亿千瓦，风能资源的总量高达10亿千瓦，所以我国风能的开发利用潜力非常大[1]。

截止到2008年12月底，全球的风电机组总装机容量已经超过了1.2亿千瓦；国内已有25个省、市、自治区具有风电装机，累计风电机组装机量为11600台，风力发电机组总的装机容量达到1215.28 万千瓦，同比增长105.8%。

《全球风能展望2010》报告称，2010年，在每3台安装完成的风电机组中，就有1 台在中国。

到2020年，中国的风电机组总装机容量有可能达到现在的10倍，届时风力发电可解决全球约12%的电力需求量，到2030年更达到22%；随着风力发电产业技术的不断成熟和发展，变桨距风力发电机的优越性越来越突出：风力机运行的可靠性有了大大的提高；拥有高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线；由于叶轮的重量有所减轻，因此风力机的受力状况有了极大的改善，这就有可能使风力机在不同的风速下运行时，始终保持着最佳的转换效率，从而获得最大的输出功率，提高风能利用率。

目前，单机容量越来越大，兆瓦级别的机组占据了主力位置，变桨距技术已经成为了风电的发展趋势。

2.2 选题的意义变桨距风力发电机组有很多的优越性，变桨距风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流[2]。

风力发电机组变桨距控制关键技术的研究的开题报告1. 研究背景和意义随着国内外环保意识的提高，可再生能源的利用越来越受到重视。

而风力发电是一种具有广泛应用前景的可再生能源，具有资源丰富、无污染、适应性强等特点。

风力发电机组是风力发电技术中的核心部件，其效率和可靠性直接影响着风力发电的经济性和可行性。

然而，受天气等自然条件的影响，风力发电机组往往存在着功率输出不稳定的问题，为解决这一问题，风力发电机组变桨距控制关键技术的研究显得尤为重要。

2. 研究内容和目标本课题旨在对风力发电机组变桨距控制关键技术进行深入研究，以提高风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性。

具体研究内容如下：（1）分析和比较不同的变桨距控制方式；（2）设计适用于风力发电机组的变桨距控制系统；（3）开展仿真实验并验证控制系统的性能。

研究目标包括：（1）掌握风力发电机组变桨距控制的基本理论和方法；（2）设计出性能优异的变桨距控制系统；（3）提高风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性。

3. 研究方法和步骤本课题将采用以下研究方法和步骤：（1）文献调研：对变桨距控制及其相关领域的文献进行详细的调研和分析，了解该领域的最新进展和研究现状。

（2）技术分析和比较：对不同的变桨距控制方式进行比较和分析，找出其中的优点和缺点，在此基础上确定最适合风力发电机组的变桨距控制方式。

（3）系统设计：设计适用于风力发电机组的变桨距控制系统，包括硬件设计和软件设计。

（4）仿真实验：利用MATLAB等仿真软件对所设计的变桨距控制系统进行仿真实验，并进行性能验证和优化。

（5）实验验证：利用风力发电机组进行实验验证，并对实验数据进行分析和处理。

4. 项目进度安排本课题的项目进度安排如下：（1）文献调研和技术分析：1个月；（2）系统设计和仿真实验：4个月；（3）实验验证：2个月；（4）论文撰写和答辩准备：1个月。

5. 预期成果及意义通过本课题的研究，预期取得以下成果：（1）深入研究了风力发电机组变桨距控制关键技术，并设计了一套性能优异的变桨距控制系统；（2）提高了风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性；（3）对风力发电技术的推广和发展做出积极贡献；（4）撰写了一篇高水平的论文，发表在相关领域的国内外权威期刊或会议上。