Velocidad variable velocidad constante turbina eólica velocidad constante sobre control de potencia constante

- Dec 12, 2018-

Velocidad variable velocidad constante turbina eólica velocidad constante sobre control de potencia constante

Como fuente de energía renovable inagotable, limpia y libre de contaminación, la energía eólica ha sido ampliamente utilizada por países de todo el mundo. Como uno de los países con abundantes recursos eólicos, China ha avanzado rápidamente en la localización de aerogeneradores. Durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", logró una tasa de localización del 96% de turbinas eólicas de 600 kW y desarrolló con éxito vientos de parada de 600 kW. La tecnología clave del sistema de control de grupo electrógeno. En la actualidad, hemos emprendido la investigación y el desarrollo del sistema de control eléctrico de turbina eólica de velocidad variable de velocidad constante de 863 megavatios a nivel nacional, y el trabajo de investigación y desarrollo se está llevando a cabo de manera activa y eficaz.

Una de las grandes ventajas de los aerogeneradores de frecuencia constante de velocidad variable en comparación con los aerogeneradores estancados es la potencia de salida estable por encima de la velocidad nominal del viento. Cuando la turbina eólica de frecuencia constante de velocidad variable funciona por encima de la velocidad de viento nominal, es necesario que la potencia de salida por encima del punto de potencia nominal sea estable, evitar fluctuaciones y hacer que el sistema de transmisión del grupo electrógeno tenga una buena flexibilidad, y también considerar Protección efectiva para el aerogenerador. En la actualidad, las turbinas eólicas de frecuencia constante de clase variable que hemos desarrollado utilizan principalmente tecnología de control de tono. La tecnología de control de inclinación consiste en cambiar el par aerodinámico obtenido por la turbina eólica ajustando la inclinación de la pala y ajustando el par aerodinámico obtenido por la turbina eólica cuando la velocidad del viento es demasiado alta, de modo que la potencia de salida de la unidad sea estable . Esta estrategia de control utiliza un sistema de control de circuito cerrado de realimentación de potencia para lograr el objetivo de control por encima de la velocidad nominal del viento de la unidad de frecuencia constante de velocidad variable. Introducción al mecanismo de inclinación El accionador de inclinación consta de un sistema mecánico e hidráulico que ajusta las aspas del ventilador a lo largo del eje longitudinal del ventilador. Debido a que la inercia de la pala es grande y el actuador de paso no debería consumir mucha energía, el actuador tiene la capacidad limitadora y sus características dinámicas son dinámicas no lineales con límites de saturación tanto en el ángulo de tono como en la velocidad de tono. Cuando el ángulo de tono y la velocidad de tono son menores que el límite de saturación, la dinámica de tono es lineal. El actuador de paso se muestra en la Figura 1.

El modelo del actuador describe la dinámica entre el comando de ángulo de inclinación del controlador y la excitación del comando. El modelo matemático puede ser descrito como el siguiente sistema de primer orden.

El valor dado en el sistema de control real es el voltaje de control de la desviación del ángulo de inclinación a la válvula proporcional -DC10V ~ + DC10V.

Diseño del controlador

El propósito básico de este controlador es ajustar la potencia de salida constante ajustando el ángulo de inclinación. Como se muestra en la FIG. 2, la potencia de salida actual del generador P se mide por la recolección de potencia. El error de potencia ΔP se calcula en comparación con la potencia P * dada. La desviación de la potencia se utiliza como entrada del controlador PID, y el controlador controla el error de ángulo de tono actual Δβ = β * -β (el ángulo de tono actual β) de acuerdo con el comando del hogar para emitir el β * de el ángulo de inclinación de referencia de la cuchilla. Luego, la tasa de cambio de tono se determina de acuerdo con los parámetros del mecanismo de tono variable. El ángulo de inclinación de referencia se limita al rango de 0 a 92 °, dentro del cual el controlador ajusta las palas de la turbina eólica a los nuevos requisitos de ángulo de inclinación.

En la caja de la figura 2 está el controlador PID. El rango de valores estables de las ganancias proporcional, integral y diferencial Kp, Ki y Kd está determinado por el criterio de estabilidad de Rolls de la función de transferencia de bucle cerrado que se muestra en la figura. Las ganancias de proporcional, integral y derivado se obtienen mediante simulación. El principio es mantener la salida de potencia del ventilador a la potencia de salida nominal.

Resultados de la simulación

1) La velocidad de cambio del ángulo de inclinación varía dentro del rango de -5 ° / sa + 5 ° / s permitido por el sistema hidráulico.

2) El cambio del ángulo de inclinación β es el mismo que la tendencia de cambio de la velocidad del viento v, la velocidad del viento v aumenta y el ángulo de inclinación promedio β aumenta; por el contrario, la velocidad del viento v disminuye y el ángulo de inclinación promedio β disminuye.

3) La potencia Pmech y el coeficiente de utilización de la energía eólica Cp de la absorción instantánea de las aspas del ventilador muestran que el cambio del ángulo de paso β limita la potencia Pmech de la absorción instantánea de la aspa, y la aspa funciona con una menor eficiencia.

4) La potencia de salida del generador Pe se puede cambiar suavemente alrededor de la potencia nominal mediante el cambio del ángulo de inclinación β para mantener la potencia constante.

5) La fluctuación de la velocidad del generador se ve afectada por (Pmech-Pe) y la inercia de la unidad.


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