风能是可再生动力中开展最快的清洁动力，也是最具有大规模开发和商业化开展前景的可再生动力。跟着动力消耗日益增长，环境进一步恶化，世界各国都把开展可再生的“绿色”动力作为本国动力战略的要点。发电是风能使用的首要办法，近年来我国在风电技能和风电工业方面都取得了长足进步，但是在的规划技能和制作技能方面都还处于起步阶段，自主立异才能还很单薄实践经验堆集缺乏，操控技能与国外先进技能有较大不同。

　　变桨距操控体系作为兆瓦的中心部分之一，对机组安全、安稳、高效的运转具有十分重要的效果。安稳的变桨距操控已成为当时兆瓦级风力发电机组操控技能研讨的热门和难点之一。因而，有必要对兆瓦级风力发电机组的变桨距操控体系进行具体比照剖析和研讨。本文结合国外兆瓦级风力发电机组的开展现状，对风力发电机组变桨距体系操控的结构和操控原理进行剖析。并使用PID操控办法对模型进行扼要的仿真，以验证模型的正确性。

　　在外界风力的效果下，风轮旋转发生机械能，带动发电机输出电能。但实际上风力机不能将风轮扫及面上的悉数风能转化为旋转的机械能，存在风能使用系数Cp：

　　式中：Pin一风轮扫及面内的悉数风能；Pout一风轮吸收的机械能；ρ一空气密度；A一风轮扫及面积；v―风轮上游风速。

　　变桨距风力机的风能使用系数Cp与尖速比λ和桨叶的节距角β成非线性联系。尖速比即为桨叶尖部的线速度与风速之比：

　　据有关材料的记载和研讨，风力机部分的风能使用系数Cp可近似用以下公式表明：

　　在上式的基础上能够，经过Mat1ab进行核算能够得到大致的风轮变桨距的叶尖速比与风能使用率之比：

　　1)在某一个特定的桨距角β下，不论叶尖速比怎么改动，仅存在仅有的风能使用系数最大值Cpmax，且仅有0．5左右；

　　2)关于恣意的尖速比λ，桨叶节距角β=O°下的风能使用系数相对最大，跟着桨叶角不断增大，风能使用系数敏捷减小。

　　本论文以兆瓦级的变桨距变速风力发电机组为研讨目标。假定所选用的风力发电机组由一水平轴可变距风轮，经过增速器与发电机衔接而成，体系方框图如下图：

　　为规划好操控器，树立风力发电机的动态模型是必要的前提条件。风力发电机组从操控体系视点来看能够分为三个子体系：风轮气动特性、传动特性和发电机模型。

　　式中：Jr一风轮的滚动惯量，kgm2；ωr一风轮滚动的角速度，rad／s；Tr一风轮的气动转矩，N・m；n一齿轮箱增速器的传动比；Tm一从滚动轴传递给刚性齿轮的扭矩，N・m。

　　风轮将风的动能转化成风轮轴上的机械能，然后这个能量要变成所需求的电能，而电能由高速旋转的发电机来发生。因为叶尖速度的约束，风轮旋转速度较慢，而发电机不能太重，而极对数较少，发电机转速要尽或许的高，因而就要在风轮与发电机之间衔接齿轮箱增速器，把转速进步，到达发电机的转速。

　　依据风轮气动特性，风轮发生的转矩Tr效果于带有滚动惯量Jr的风轮上。风轮经过增速比为n的增速器衔接到滚动惯量Jg的发电机，发电机将发生一反扭矩Te。因为风轮、输入轴和增速器之间的刚性接连，因而疏忽传动体系中的总摩擦力和输出轴上的相对角位移。

　　本论文中所涉及到的发电机为绕线式三相异步发电机，因而是经过改动定子电压而改动发电机反力矩和转速来完成变速的。风力发电机相关文章:风力发电机原理三相异步电动机相关文章:三相异步电动机原理