Konstantní otáčky větrné turbíny s konstantní frekvencí s konstantní rychlostí nad konstantním řízením výkonu
Jako nevyčerpatelný, čistý a bez znečištění obnovitelný zdroj energie, větrná energie byla široce používána zeměmi po celém světě. Jako jedna z zemí s bohatými větrnými zdroji dosáhla Čína rychlého pokroku v lokalizaci větrných turbín. Během devíti pětiletého období dosáhla 96% lokalizačních výkonů ve větrných turbínách o výkonu 600 kW a úspěšně vyvinula větrné elektrárny o výkonu 600 kW. Klíčová technologie řídicího systému generátoru. V současné době jsme se zabývali výzkumem a vývojem národního 863 "megawattové třídy elektrických řídících systémů s proměnlivou rychlostí konstantní frekvence větrných turbín" a výzkumné a vývojové práce se provádějí aktivně a efektivně.
Jednou z velkých výhod větrných turbín s konstantní frekvencí s proměnnými otáčkami ve srovnání se stávajícími větrnými turbínami je stabilní výstupní výkon nad jmenovitou rychlostí větru. Pokud je větrná turbína s proměnnou rychlostí konstantní frekvence provozována nad jmenovitou rychlostí větru, je nutné, aby byl výstupní výkon nad jmenovitým výkonovým bodem stabilní, aby nedocházelo k výkyvům, a aby generátor nastavený přenosový systém měl dobrou flexibilitu. účinnou ochranu větrné turbíny. V současné době se ve větrných turbínách s proměnlivou rychlostí ve větvi MW ve větvi, které jsme vyvinuli, využívají hlavně technologii řízení stoupání. Technikou řízení stoupání je změna aerodynamického točivého momentu dosaženého větrnou turbínou nastavením rozteče lopatky a nastavením aerodynamického točivého momentu získaného větrnou turbínou, když je rychlost větru příliš vysoká, takže výkon zařízení je stabilní . Tato řídící strategie používá řídící systém s uzavřenou smyčkou pro zpětnou vazbu výkonu k dosažení řídicího cíle nad jmenovitou rychlostí větru jednotky s konstantní frekvencí s proměnnou rychlostí. Pitch Mechanism Úvod Pohon rozteče se skládá z mechanického a hydraulického systému, který nastavuje lopatky ventilátoru podél podélné osy ventilátoru. Vzhledem k tomu, že setrvačnost čepele je velká a akční člen není dostatečně náročný, pohon má omezující schopnost a její dynamické charakteristiky jsou nelineární dynamika s limity nasycení jak v úhlu rozteče, tak v roztečné rychlosti. Když je úhel sklonu a rychlost rozteče menší než hranice saturace, dynamika rozteče je lineární. Akční člen je znázorněn na obrázku 1.
Model pohonu popisuje dynamiku mezi příkazem úhlu rozteče od regulátoru a buditím příkazu. Matematický model může být popsán jako následující systém prvního řádu
Uvedená hodnota ve skutečném řídícím systému je řídicí napětí z úhlové odchylky úhlu k proporcionálnímu ventilu - DC10V ~ + DC10V.
Konstrukce regulátoru
Základním účelem tohoto regulátoru je nastavit konstantní výkon pomocí nastavení úhlu rozteče. Jak je znázorněno na obr. 2, je výstupní výkon P generátoru měřen sběrem výkonu. Chyba napájení ΔP se vypočítá ve srovnání s daným výkonem P *. Odchylka výkonu se používá jako vstup PID regulátoru a řídící jednotka řídí aktuální chybu úhlu úhlu Δβ = β * -β (aktuální úhel záběru β) podle příkazu domácnosti, aby vydal β * referenční úhel stoupání lopatky. Poté se rychlost změny rozteče určí podle parametrů mechanismu proměnlivého rozteče. Referenční úhel stoupání je omezen na rozsah od 0 do 92 °, v němž regulátor nastavuje lopatky větrné turbíny podle nových požadavků na úhel stoupání.
V rámečku na obr. 2 je PID řadič. Rozsah stabilních hodnot proporcionálního, integrálního a diferenciálního zisku Kp, Ki a Kd je určen kritériem stability Rolls funkce přenosu uzavřené smyčky zobrazené na obrázku. Zisky poměrného, integrálního a derivátu jsou získány simulací. Princip je udržovat výkon ventilátoru při jmenovitém výstupním výkonu.
Výsledky simulace
1) Rychlost změny úhlu rozteče se pohybuje v rozmezí -5 ° / s až + 5 ° / s povoleným hydraulickým systémem.
2) Změna úhlu stoupání β je stejná jako změna směru otáček větru v, zvyšuje se rychlost větru v a zvyšuje se průměrný úhel stoupání β; naopak, rychlost větru v klesá a průměrný úhel úhlu β klesá.
3) Výkon Pmech a koeficient využití větrné energie Cp okamžité absorpce lopatek ventilátoru ukazují, že změna úhlu záběru β omezuje výkon Pmech okamžité absorpce lopatek a čepele pracuje s nižší účinností.
4) Výstupní výkon generátoru Pe může být plynule měněn kolem jmenovitého výkonu změnou úhlu záběru β pro udržení konstantního výkonu.
5) Kolísání otáček generátoru je ovlivněno (Pmech-Pe) a setrvačností jednotky.
