变速恒频风力发电机组研发与控制策略

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风能，这股取之不竭、纯净无瑕的绿色能源，其开发和利用已赢得全球的广泛关注。我国，作为风力资源得天独厚的国家，在风力发电机组国产化道路上取得了显著成就，“九五”时期，600kW风力发电机组国产化率高达96%，并成功研发了600kW失速型风力发电机组控制系统这一核心科技。目前，我们正承担国家863计划“兆瓦级变速恒频风力发电机组电气控制系统”的研发重任，相关研制工作正稳步推进。

变速恒频风力发电机组相较于失速型机组，一个显著优势在于其额定风速以上输出功率的稳定性。在额定风速以上运行时，机组需确保输出功率稳定，避免波动，同时保持传动系统的良好柔性，并对风电机组实施有效保护。目前，我们研发的兆瓦级变速恒频风电机组主要采用了变桨距控制技术。皖南电机价格表该技术通过调整桨叶节距，改变气流对叶片功角，进而调整风电机组获得的空气动力转距，使功率输出保持稳定。我们的控制策略采用功率反馈闭环控制系统，实现变速恒频机组额定风速以上的控制目标。安徽皖南电机 变桨距机构由机械和液压系统组成，沿风机纵向轴调节桨叶。由于桨叶惯量大，变桨距机构不应消耗过多功率，因此具有限制能力，其动态特性表现为桨距角和桨距速率上的饱和限制非线性动态。当桨距角和桨距速率小于饱和限度时，桨距动态呈线性。变桨执行机构如图1所示。皖南电机价格表

执行机构模型描述了控制器桨距角指令与实际激励之间的动态。安徽皖南电机其数学模型可以描述为以下一阶系统。实际控制系统中，给定值从桨距角偏差到比例阀的-DC10V～+DC10V控制电压。

控制器设计旨在通过调节桨距角实现功率恒定输出。如图2所示，通过电量采集测出当前发电机输出功率P，与给定功率P*相比，计算出功率误差△P。功率偏差作为PID控制器的输入量，控制器根据用户发出的叶片参考桨距角β*的命令，计算出当前桨距角误差△β=β*-β（当前桨距角β），然后根据变距机构的参数确定桨距变化速率。皖南电机参考桨距角限制在0～92°范围内，控制器在此范围内按照新的桨距角要求调节风力机桨叶。

图2方框内是PID控制器，比例、积分、微分增益Kp、Ki、Kd的稳定数值范围由图所示的闭环传递函数的劳斯稳定判据确定。比例、积分、微分的增益通过模拟得到具体值，其原则是使风机功率输出维持在额定输出功率。

仿真结果显示：

1）桨距角变化速率在液压系统允许的-5°/s～+5°/s范围内变化。

2）桨距角β的变化与风速v的变化趋势一致，风速v增加，平均桨距角β增加。

在电力系统中，我们通过调节桨距角，实现功率稳定输出，确保系统稳定运行。皖南电机价格表通过PID控制器和变桨距机构，我们成功实现了变速恒频风力发电机组的高效运行。在新能源领域，我们正努力突破关键技术，为我国绿色能源事业贡献力量。