Turbina eólica constante da freqüência variável da velocidade avaliada velocidade constante acima do controle de poder constante
Como uma fonte de energia renovável inesgotável, limpa e livre de poluição, a energia eólica tem sido amplamente utilizada por países em todo o mundo. Como um dos países com abundantes recursos eólicos, a China progrediu rapidamente na localização de turbinas eólicas. Durante o período do “Nono Plano Quinquenal”, alcançou 96% de taxa de localização de turbinas eólicas de 600kW e desenvolveu com êxito ventos estacionários de 600kW. A principal tecnologia do sistema de controle de geradores. Atualmente, realizamos a pesquisa e desenvolvimento do sistema de controle elétrico de turbina eólica de frequência constante de velocidade variável de classe "megawatt" nacional 863, e o trabalho de pesquisa e desenvolvimento está sendo realizado de forma ativa e eficaz.
Uma das grandes vantagens das turbinas eólicas de frequência constante de velocidade variável em comparação com as turbinas eólicas paradas é a potência de saída estável acima da velocidade nominal do vento. Quando a turbina eólica de frequência constante de velocidade variável é operada acima da velocidade nominal do vento, é necessário estabilizar a potência de saída acima do ponto de potência nominal, evitar flutuações e fazer com que o sistema de transmissão do grupo gerador tenha uma boa flexibilidade. proteção eficaz para a turbina eólica. Actualmente, as turbinas eólicas de frequência constante de velocidade variável da classe MW que desenvolvemos utilizam principalmente tecnologia de controlo de passo. A tecnologia de controle de passo é alterar o torque aerodinâmico obtido pela turbina eólica ajustando o passo da lâmina e ajustando o torque aerodinâmico obtido pela turbina eólica quando a velocidade do vento é muito alta, para que a saída de potência da unidade seja estável . Essa estratégia de controle usa um sistema de controle de malha fechada com realimentação de energia para atingir o objetivo de controle acima da velocidade nominal do vento da unidade de frequência constante de velocidade variável. Mecanismo de passo Introdução O atuador de passo consiste em um sistema mecânico e hidráulico que ajusta as lâminas do ventilador ao longo do eixo longitudinal do ventilador. Como a inércia da lâmina é grande e o atuador de passo não deve consumir muita energia, o atuador tem a capacidade de limitação e suas características dinâmicas são dinâmicas não-lineares com limites de saturação no ângulo de inclinação e na taxa de inclinação. Quando o ângulo de afinação e a taxa de afinação são menores que o limite de saturação, a dinâmica de afinação é linear. O atuador de passo é mostrado na Figura 1.
O modelo do atuador descreve a dinâmica entre o comando do ângulo de inclinação do controlador e a excitação do comando. O modelo matemático pode ser descrito como o seguinte sistema de primeira ordem
O valor dado no sistema de controle real é a tensão de controle do desvio do ângulo de passo para a válvula proporcional -DC10V ~ + DC10V.
Projeto do controlador
O objetivo básico deste controlador é ajustar a saída de potência constante ajustando o ângulo de inclinação. Como mostrado na FIG. 2, a potência de saída do gerador de corrente P é medida pela coleta de energia. O erro de potência ΔP é calculado em comparação com a potência dada P *. O desvio da potência é usado como entrada do controlador PID, e o controlador comanda o erro atual do ângulo de inclinação Δβ = β * -β (o ângulo de inclinação atual β) de acordo com o comando do domicílio para emitir o β * de o ângulo de inclinação da referência da lâmina. Em seguida, a taxa de variação do pitch é determinada de acordo com os parâmetros do mecanismo de pitch variável. O ângulo de inclinação de referência é limitado ao intervalo de 0 a 92 °, dentro do qual o controlador ajusta as pás da turbina eólica aos novos requisitos de ângulo de inclinação.
Na caixa da Fig. 2 está o controlador PID. O intervalo de valores estáveis dos ganhos proporcionais, integrais e diferenciais Kp, Ki e Kd é determinado pelo critério de estabilidade de Rolls da função de transferência em malha fechada mostrada na figura. Os ganhos de proporcional, integral e derivativo são obtidos por simulação. O princípio é manter a potência do ventilador na potência nominal de saída.
Resultados simulados
1) A taxa de variação do ângulo de inclinação varia dentro da faixa de -5 ° / s a + 5 ° / s permitida pelo sistema hidráulico.
2) A mudança do ângulo de passo β é a mesma que a tendência de mudança da velocidade do vento v, a velocidade do vento v aumenta e o ângulo médio de passo β aumenta; pelo contrário, a velocidade do vento v diminui e o ângulo de passo médio β diminui.
3) A potência da Pmech e o coeficiente de utilização da energia eólica Cp da absorção instantânea das pás do ventilador mostram que a mudança do ângulo de β do passo limita a absorção instantânea da potência Pmech da pá, e a lâmina trabalha com menor eficiência.
4) A potência de saída do gerador Pe pode ser suavemente alterada em torno da potência nominal pela mudança do ângulo de inclinação β para manter a potência constante.
5) A flutuação da velocidade do gerador é afetada por (Pmech-Pe) e pela inércia da unidade.
