Променлива скорост постоянна честота на вятърната турбина с номинална постоянна скорост над постоянното управление на мощността
Като неизчерпаем, чист и незамърсяван от възобновяеми източници енергиен източник, вятърната енергия се използва широко от страните по целия свят. Като една от страните с богати източници на вятър, Китай постигна бърз напредък в локализацията на вятърните турбини. По време на „деветия петилетен план“ той постигна 96% локализация на вятърни турбини 600kW и успешно разработи 600 кВт лодки. Ключовата технология на системата за управление на генератора. В момента сме предприели проучвания и разработки на националната 863 "система за управление на вятърни турбини с променлива скорост с постоянна честота на мегават клас", а научноизследователската и развойна дейност се извършва активно и ефективно.
Едно от големите предимства на постоянната честота на вятърните турбини с променлива скорост в сравнение с блокираните вятърни турбини е стабилната изходна мощност над номиналната скорост на вятъра. Когато постоянната честота на вятърна турбина с променлива скорост се експлоатира над номиналната скорост на вятъра, е необходимо да се направи изходна мощност над номиналната мощност, стабилна, за да се избегне колебания, и да направи генератор на система за предаване на добра гъвкавост, и също така разгледа ефективна защита на вятърната турбина. Понастоящем вятърните турбини с постоянна честота MW-клас, които сме разработили, използват предимно технология за управление на терена. Технологията за регулиране на стъпката е да се промени аеродинамичния въртящ момент, получен от вятърната турбина, чрез регулиране на височината на острието и регулиране на аеродинамичния въртящ момент, получен от вятърната турбина, когато скоростта на вятъра е твърде висока, така че мощността на устройството да е стабилна. , Тази стратегия за управление използва система за управление с обратна връзка със силовата обратна връзка за постигане на контролната цел над номиналната скорост на вятъра на единица с постоянна честота с променлива скорост. Механизъм на стъпалото Въведение Устройството за терена се състои от механична и хидравлична система, която регулира лопатките на вентилатора по надлъжната ос на вентилатора. Тъй като инерцията на острието е голяма и задвижването на терена не трябва да изразходва много енергия, задвижващият механизъм има ограничаващата способност и неговите динамични характеристики са нелинейна динамика с граници на насищане както на ъгъла на стъпката, така и на скоростта на стъпката. Когато ъгълът на наклона и скоростта на стъпката са по-малки от границата на насищане, динамиката на терена е линейна. Задвижването на стъпката е показано на фигура 1.
Моделът на изпълнителния механизъм описва динамиката между командата на ъгъла на наклона от контролера и възбуждането на командата. Математическият модел може да бъде описан като следната система от първи ред
Дадената стойност в действителната система за управление е управляващото напрежение от отклонението на ъгъла на наклона до пропорционалния клапан -DC10V ~ + DC10V.
Дизайн на контролера
Основната цел на този контролер е да регулира постоянната мощност чрез регулиране на ъгъла на наклона. Както е показано на фиг. 2, изходната мощност на генератора P се измерва чрез захранване. Грешката на мощността ΔP се изчислява в сравнение с дадената мощност P *. Отклонението на мощността се използва като вход на PID контролера и контролерът управлява ъгъла на ъгъла на ъгъла Δβ = β * -β (текущия ъгъл на ъгъла β) в съответствие с командата на домакинството за издаване на β * ъгълът на опорния наклон на острието. След това, скоростта на промяна на височината се определя съгласно параметрите на механизма на променливата стъпка. Референтният ъгъл на наклона е ограничен в обхвата от 0 до 92 °, в рамките на който контролерът настройва лопатките на вятърната турбина към новите изисквания за ъгъла на наклона.
В кутията на фиг. 2 е PID контролер. Диапазонът на стабилните стойности на пропорционалните, интегралните и диференциалните коефициенти Kp, Ki и Kd се определя от критерия за устойчивост на Rolls на трансферната функция със затворен контур, показана на фигурата. Усилванията на пропорционалната, интегралната и производната са получени чрез симулация. Принципът е да се поддържа изходната мощност на вентилатора при номиналната изходна мощност.
Резултати от симулацията
1) Скоростта на промяна на ъгъла на стъпката варира в диапазона от -5 ° / s до + 5 ° / s, разрешено от хидравличната система.
2) Промяната на ъгъла на терена β е същата като тенденцията на промяна на скоростта на вятъра v, скоростта на вятъра v се увеличава, а средният ъгъл на ъгъла β се увеличава; напротив, скоростта на вятъра v намалява, а средният ъгъл на ъгъла β намалява.
3) Мощността Pmech и коефициентът на използване на вятърната енергия Cp на моменталното поглъщане на вентилационните лопатки показват, че промяната на ъгъла β ограничава мощността Pmech на мигновената абсорбция на лопатката и острието работи с по-ниска ефективност.
4) Изходната мощност на генератора Pe може да се променя плавно около номиналната мощност чрез промяната на ъгъла β за поддържане на постоянна мощност.
5) Колебанията на скоростта на генератора се влияят от (Pmech-Pe) и инерцията на модула.
