风电机组变桨系统的研究

随着风电技术近几年快速的发展,风电机组的尺寸和容量也在不断地增大,变桨系统对风电机组的安全性和运行性能越来越重要。本文介绍了风电机组变桨系统的工作原理,分析了其运行工况和控制策略,研究了两种不同形式的变桨系统。     

变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制

变桨永磁伺服系统一般通过位置传感器获取精确的转子位置和速度信号,实现对变桨永磁伺服电动机的控制,驱动桨叶转动到指定位置。但考虑风电环境的复杂性,许多不确定因素影响机械式传感器可靠性和耐用性,因位置传感器故障导致的风电机组长时间停机会带来巨大的经济损失。研究了一种位置故障情况下风电变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制方法。采用滑模观测器实现系统中高速的稳定运行,为了弥补该方法零低速的缺陷,低速时采用了一种改进型脉动高频信号注入法,实现了变桨永磁伺服电动机全速范围的调速控制,提高了系统稳定性,并通过仿真模型验证了该方法的有效性和合理性。     

浅谈变桨系统中的位置传感器

介绍电动变桨和液压变桨系统中位置传感器的结构、原理及应用。这些传感器耐冲击、抗辐射、不易被水、油及有害气体侵蚀,并且具有很高的精度和响应速度。     

风电机组交流伺服变桨系统的优化研究

由于风速的随机性、不稳定性及气动效应的影响,使风力发电机组变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,风力发电系统难于实现高精度控制,输出电能质量较差.为改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,在分析风力发电系统变桨距控制研究现状的基础上,设计了基于交流伺服系统的风力发电系统变桨距控制器.最后,利用Matla...     

风电机组变桨系统电压穿越的设计方案

本文介绍了风力发电机组变桨系统电压穿越的设计方案,详细阐述了其关键技术的解决方法,并且对设计方案的进行了充分的论证和测试。     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

风电机组变工况变桨系统异常状态在线识别

风电机组的变桨系统因风速随机波动而经常在不同工况下切换,且其子系统间存在的强耦合性使其故障难以实时检测和精准定位,因此,实际运行中的数据采集与监视控制系统对变桨故障的误报率较高。针对上述问题,提出变工况变桨系统异常状态在线监测与识别系统。由于变桨系统特征参量在不同工况下对其状态的贡献率不同,基于熵优化邻域粗糙集(entropy-optimized neighborhood rough set,ENRS)对不同工况下的特征参量进行约简建模,提出全工况变桨系统状态特征参量挖掘策略。以其约简数据集作为输入样本,提出以小世界粒子群(small-worldparticleswarmoptimized,SWPSO)优化的熵加权学习向量量化(learningvector quantization,LVQ)为基础模型的SWPSO-熵加权LVQ多模型状态监测器,实现异常状态的精准定位。最后,基于实际风场数据对上述模型进行训练,仿真与测试结果表明,基于ENRS的SWPSO-熵加权LVQ模型能实时并准确地反映变桨系统在变工况下的异常状态模式识别。     

变速变桨风电机组阵风控制策略

本着在阵风工况下,变桨控制器提前动作与快速动作的原则,结合变速变桨控制算法基本结构,在基本变桨控制器上增加功率桨距角发电机转速控制环,使桨距角能够在额定功率以下提前动作;在桨距角发电机转速控制环的比例项中增加非线性增益因子,使得变桨控制能在阵风下快速动作。仿真分析与现场测试结果表明,这2个阵风控制策略能有效地抑制与减少风电机组发电机由于超速带来的停机,一定程度上可以提高风电场发电量,降低风电机组机械载荷,提高电网稳定性。     

风电机组变桨轴承改造方案

<正>湖南新化大熊山风电场位于湖南省娄底市新化县北部,海拔1210～1540m,项目安装9台XE96-2000风电机组,16台XE105-2000风电机组,工程总装机容量50MW。大熊山风电场的16台X105-2000风电机组已于2019年完成了全场变桨轴承更换,更换轴承为新强联生产的加强型变桨轴承;9台风电XE96-2000机组未进行轴承更换,仍然使用原机组轴承。2021年9月,工作人员在日常巡检中发现,5号（XE96-2000）风电机组和25号（XE105-2000）风电机组存在变桨轴承外圈开裂问题。     

MW级风电机组变桨伺服控制系统仿真

分析了目前MW级变桨风力发电机主流变桨控制方式,设计了一套以直流电动机为伺服电机的电动变桨距系统,在分析伺服变桨距系统控制原理的基础上,设计了以三环PID控制原理为核心的电动变桨距伺服控制系统,在调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标。     

风电机组变桨后备VRLA电源在线监测系统

风电机组变桨后备VRLA电源对风电机组安全运行至关重要,结合蓄电池监测维护的实际需求,在不干预现有系统充放电过程下,设计了一套完整的后备电源在线监测系统:在风机端,系统前置设备以TMS320F2812为核心,实现了蓄电池放电高频数据采样与处理;在集控端,采用风机后备动力系统综合监测方法,实现了蓄电池性能及其负载状态的实时远程监测。     

风电机组变桨轴承螺栓疲劳寿命研究

为实现大型水平轴风电机组轮毂与变桨轴承联接高强度螺栓的抗疲劳设计,提出基于有限元非线性分析的疲劳强度校核方法。本文建立了轮毂与变桨轴承联接高强度螺栓的非线性有限元模型,考虑变桨轴承螺栓联接系统刚度分配,特别考虑变桨轴承在工作过程中刚度随接触角变化的影响,得出螺栓内应力与外力的的非线性关系。通过载荷二维线性插值得到螺栓时序应力,由雨流计数和累积损伤计算得到整圈螺栓疲劳累积损伤分布,并进一步找到最大累计损伤位置。在此基础上,计算并分析螺栓材料疲劳性能、螺栓预紧力、螺栓数量与法兰厚度等对最大累计损伤的影响。结果表明,所提出的方法和流程在变桨轴承螺栓疲劳强度分析与校核上具有可行性和有效性。     

大叶轮风电机组独自变桨算法研究

不平衡载荷对轮毂、轴承、主轴、机舱偏航轴承、塔架等机械部件造成相当大的疲劳载荷。为降低机组关键部件的相关载荷,设计了一种独自变桨控制算法,将机舱的旋转坐标系每个叶片平面外的弯矩经反向变换得出固定坐标系对应的机舱的风轮平面俯仰力矩和偏航力矩,采用PID控制减小相关载荷。通过PID控制实现变桨系统的动作,从而降低风轮平面受到的不平衡载荷,同时降低了风力发电风电机组疲劳载荷。     

兆瓦级风电机组变桨系统的设计与实现

本文详细分析了变桨距系统的设计原理和组成,并在此基础上以非线性PID算法为控制核心,以Profibus总线和CAN总线作为通信,以超级电容作为后备电源,设计了兆瓦级风电机组变桨距系统,对变桨系统软件开发所涉及的运行模式划分为五类,并将研究结果应用于国内某风场,结果表明该系统满足风电机组对变桨系统位置和精度控制的要求。     

兆瓦级风电机组变桨系统的设计与应用

详细分析了变桨距系统的设计原理和组成,并在此基础上以非线性PID算法为控制核心,用Profibus总线和CAN总线通讯,以超级电容作为后备电源,设计了兆瓦级风电机组变桨距系统,对变桨系统软件开发所涉及的运行模式划分为5类,并将研究结果应用于国内某风场,结果表明该系统满足风电机组对变桨系统位置和精度控制的要求。     

基于交流异步伺服技术的风电机组变桨系统

介绍了风力发电机组变桨控制系统的工作原理和基本组成,分析了目前风电机组变桨系统采用的伺服系统,进而提出了符合技术发展趋势的基于交流感应伺服技术的风电机组变桨控制系统方案,对适用于风电变桨系统的交流感应伺服系统的特点进行了探讨,对交流伺服驱动器故障时的辅助控制措施提出了解决方案,该变桨系统方案已应用于某国产风电机组变桨控制系统.     

风电机组变桨轴承变形研究与有限元分析

变桨轴承是风电机组的关键部件,其应力状态和变形对风电机组的安全运行有重大的影响。建立承受联合载荷作用的变桨轴承的计算模型,采用Newton-Raphson方法计算变桨轴承在外载荷作用下的变形情况,并应用ANSYS软件建立变桨轴承有限元模型,模拟轴承在联合载荷作用下的应力场和变形量。有限元分析结果验证了计算模型的准确性,可为变桨轴承结构设计提供理论依据。     

基于遗传算法PID的风电机组变桨控制

变速变桨风力发电机组在额定风速以上的运行状态下,采取变桨控制来稳定输出功率。由于风速的随机性及风电机组参数的时变性,传统控制策略并不理想。提出了一种遗传算法比例积分微分(GA-PID)变桨控制器,利用遗传算法(GA)优化比例积分微分(PID)参数,增强了系统的鲁棒性。分析了风力机组的变桨控制原理,给出了遗传算法PID的实现步骤。最后通过仿真和实验验证了GA-PID控制器的优越性。