分析偏航小型风力发电机主动偏航系统研制

论文导读：7-433.3.1主动偏航系统总体案例设计37-383.3.2主动偏航机构总体案例设计38-393.3.3偏航电机选型39-403.3.4偏航轴承选型40-413.3.5偏航传动设计41-423.3.6偏航制动设计423.3.7偏航角速度设计42-433.4本章小结43-44第4章主动偏航制约系统探讨44-594.1风电制约技术44-454.2偏航制约技术45-494.

2.1风向标偏航制约45

摘要：小型风力发电机是指小于10KW的风力发电机。小型风力发电机在我国无电、缺电地区作为离网型电源被广泛运用。水平轴风力发电机偏航系统分为两种：被动偏航系统和主动偏航系统。被动偏航系统是一种机械式不可控的自由对风方式,偏航力矩小,对风频繁,对风不稳定且精度不高。主动偏航是一种电动或液动的可控对风方式,偏航制约器通过采集风信息来做出偏航决策,具有高度的灵活性和可控性,对风准确稳定。本论文针对小型风力发电机,研制了一种主动偏航系统,探讨主要以机械结构和制约系统两方面展开,主要探讨内容如下：(1)浅析探讨了风能特性、标准风况、极端风况以及风况预测。针对小型风力发电机主动偏航系统,用Simupnk/Matlab建立了风力机、风速和风向模型并仿真,探讨了风速和风向对风力发电机输出功率的影响。风机偏航实质是捕获最大风能。(2)以制约技术出发,浅析了目前四种主要类型的风力发电机,重点浅析探讨了主动偏航系统和被动偏航两种偏航系统的工作原理、机械结构及其优缺点。设计了一种适用于小型风力发电的主动偏航机构,该机构简单可靠。设计中采取具有自锁功能的蜗轮蜗杆,省去了偏航制动装置,简化了偏航机构,降低了制造成本。(3)提出了新的偏航制约算法,设计了基于模糊制约的主动偏航制约系统。采取高频率测风、低频率制约的对策,在制约周期内计算主导风向,提升对风精度。通过综合偏航角度计算,将风力发电系统的多个变量转化为模糊制约器的双输入变量。模糊制约器解决了主动偏航系统非线性不足。(4)设计了基于AT89S52单片机的主动偏航制约系统硬件电路。主要包括数据采集电路、H桥偏航电机制约电路、人工偏航遥控电路和串行接口电路。本论文研制了风向风速传感器,并搭建了主动偏航实验系统,编写了主动偏航程序,在LabView8.5软件平台上完成了系统性能测试。实验验证了研制的主动偏航系统及制约策略的有效性。关键词：风力发电论文主动偏航论文偏航机构论文模糊制约论文
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ABSTRACT5-7
目录7-10
第1章 绪论10-18

1.1 课题的背景和探讨作用10-11

1.2 国内外风电进展近况11-13

1.3 小型风力发电的运用和进展13-14

1.4 小型风力发电的探讨近况14-16

1.5 课题来源及其探讨的主要内容16-18

第2章 风和小型风力机建模仿真18-32

2.1 风能特性18-19

2.

1.1 风向玫瑰图18

2.

1.2 风速与风级18-19

2.2 风况19-24

2.1 标准风况19-20

2.2 极端风况20-22

2.4 风速模型及仿真22-23

2.5 风况预测23-24

2.3 主动偏航风力机模型及仿真24-31

2.3.1 风能利用系数24-26

2.3.2 风力机模型26-27

2.3.3 主动偏航风力机仿真27-31

2.4 本章小结31-32

第3章 小型风机主动偏航机构案例设计32-44

3.1 风力发电机分类32-34

3.

1.1 定桨距失速型风力发电机32-33

3.

1.2 变桨距型风力发电机33

3.

1.3 主动失速型风力发电机33

3.

1.4 变速恒频型风力发电机33-34

3.2 小型风力发电机34-37
3.

2.1 风力发电系统34-35

3.

2.2 小型风力发电机的组成35-36

3.

2.3 偏航机构浅析36-37

3.3 小型风机主动偏航机构设计37-43

3.1 主动偏航系统总体案例设计37-38

3.2 主动偏航机构总体案例设计38-39

3.3 偏航电机选型39-40

3.4 偏航轴承选型40-41

3.5 偏航传动设计41-42

3.6 偏航制动设计42

3.7 偏航角速度设计42-43

3.4 本章小结43-44

第4章 主动偏航制约系统探讨44-59

4.1 风电制约技术44-45

4.2 偏航制约技术45-49

4.

2.1 风向标偏航制约45-47

4.

2.2 功率偏航制约47-49

4.

2.3 联合偏航制约49

4.3 偏航制约算法设计49-58
4.

3.1 基于模糊制约的偏航制约系统49-50

4.

3.2 综合偏航角度计算50-55

4.3.3 模糊制约器55论文导读：65.3.4提升电子器件抗干扰性能665.4本章总结66-67第6章主动偏航实验系统67-846.1测风传感器制作67-706.1.1风的测量67-686.1.2风向传感器制作68-696.1.3风速传感器制作69-706.2主动偏航试验系统搭建与调试70-736.2.1偏航机构研制70-716.2.2主动偏航角速度716.2.3风向标安装71-726.2.4实验系统搭建与调试72-736.3
-58

4.4 本章小结58-59

第5章 偏航制约系统硬件电路设计59-67

5.1 硬件电路设计总案例59-60

5.2 硬件电路设计60-64

5.

2.1 偏航制约器60

5.

2.2 数据采集电路60-61

5.

2.3 电源模块电路61

5.

2.4 偏航电机制约模块61-63

5.

2.5 遥控模块63-64

5.

2.6 串行接口电路64

5.3 系统硬件可靠性设计64-66
5.

3.1 干扰因素65

5.

3.2 抑制干扰源65

5.

3.3 隔离干扰传播途径65-66

5.

3.4 提升电子器件抗干扰性能66

5.4 本章总结66-67
第6章 主动偏航实验系统67-84

6.1 测风传感器制作67-70

6.

1.1 风的测量67-68

6.

1.2 风向传感器制作68-69

6.

1.3 风速传感器制作69-70

6.2 主动偏航试验系统搭建与调试70-73
6.

2.1 偏航机构研制70-71

6.

2.2 主动偏航角速度71

6.

2.3 风向标安装71-72

6.

2.4 实验系统搭建与调试72-73

6.3 软件设计73-77
6.

3.1 偏航制约历程74

6.

3.2 程序编写及其流程图74-77

6.4 主动偏航系统性能测试77-83
6.

4.1 风向传感器和偏航角速度测试77-78

6.

4.2 90°侧风测试78-80

6.

4.3 系统自动偏航测试80-83

6.5 本章总结83-84
第7章 总结与展望84-86

7.1 全文总结84-85

7.2 探讨展望85-86

参考文献86-91
致谢91-92
攻读学位期间主要探讨成果92-93
附录93-106
附录1 蒲福风力等级表93-94
附录2 偏航系统电路原理图94-95
附录3 风测量数据的合理性95
附录4 WDD35系列精密导电电位器性能参数95-96
附录5 数据采集程序流程图96-97
附录6 主动偏航制约程序97-106