Promjenjiva brzina konstantne frekvencije vjetroturbine ocijenjena stalnom brzinom iznad konstantne kontrole snage
Kao neiscrpan, čist i obnovljiv izvor energije bez zagađenja, energija vjetra je široko korišćena u zemljama širom sveta. Kao jedna od zemalja s obilnim izvorima vjetra, Kina je ostvarila brz napredak u lokalizaciji vjetroturbina. Tokom perioda „Devetog petogodišnjeg plana“, ostvarila je 96% lokalizacije vjetroagregata od 600 kW i uspješno razvila bure od 600kW. Ključna tehnologija genset sistema kontrole. Trenutno smo započeli istraživanje i razvoj nacionalnog električnog kontrolnog sistema za promjenu brzine vjetroagregata varijabilnih brzina od 863 megavata, a istraživački i razvojni radovi se provode aktivno i djelotvorno.
Jedna od velikih prednosti vjetroagregata s promjenjivom brzinom konstantne frekvencije u odnosu na zaustavljene vjetroturbine je stabilna izlazna snaga iznad nominalne brzine vjetra. Kada turbina sa konstantnom frekvencijom promjenjive brzine radi iznad nominalne brzine vjetra, potrebno je učiniti izlaznu snagu iznad nazivne snage stabilnom, izbjegavati fluktuacije, te omogućiti dobru fleksibilnost prijenosnog sustava generatorskog seta, te također uzeti u obzir efikasna zaštita vjetroagregata. Trenutno, vjetroturbine promjenjive brzine MW-klase koje smo razvili uglavnom koriste tehnologiju regulacije visine. Tehnologija kontrole nagiba je da se promijeni aerodinamički moment koji dobiva vjetroturbina podešavanjem visine noža i podešavanjem aerodinamičkog momenta dobivenog pomoću vjetroturbine kada je brzina vjetra previsoka, tako da je izlazna snaga jedinice stabilna . Ova strategija upravljanja koristi kontrolni sistem povratne sprege snage za postizanje cilja kontrole iznad nominalne brzine vjetra jedinice promjenjive brzine konstantne frekvencije. Mehanizam nagiba Uvod Pogonski mehanizam se sastoji od mehaničkog i hidrauličnog sistema koji podešava lopatice ventilatora duž uzdužne osovine ventilatora. Budući da je inercija noža velika i pogonski mehanizam ne treba da troši mnogo energije, pogon ima ograničavajuću sposobnost, a njegove dinamičke karakteristike su nelinearna dinamika sa granicama zasićenja i na uglu nagiba i na brzini nagiba. Kada su kut nagiba i brzina nagiba manja od granice zasićenja, dinamika nagiba je linearna. Pokretač nagiba je prikazan na slici 1.
Model aktuatora opisuje dinamiku između komande nagiba nagiba iz kontrolera i pobude komande. Matematički model se može opisati kao sljedeći sistem prvog reda
Navedena vrijednost u stvarnom upravljačkom sustavu je upravljački napon od odstupanja kutova nagiba do proporcionalnog ventila -DC10V ~ + DC10V.
Dizajn kontrolera
Osnovna svrha ovog regulatora je podešavanje konstantne izlazne snage podešavanjem ugla nagiba. Kao što je prikazano na Fig. 2, izlazna snaga struje generatora P mjeri se skupljanjem snage. Pogreška snage ΔP izračunava se u odnosu na danu snagu P *. Odstupanje snage se koristi kao ulaz PID regulatora, a kontroler komanduje greškom trenutnog ugla nagiba Δβ = β * -β (trenutni kut nagiba β) prema naredbi domaćinstva za izdavanje β * od referentni kut nagiba noža. Zatim se brzina promjene visine tona određuje prema parametrima mehanizma promjenjivog pomaka. Referentni kut nagiba je ograničen na raspon od 0 do 92 °, unutar kojeg regulator podešava lopatice turbine na nove zahtjeve kutova nagiba.
U kutiji sa slike 2 je PID kontroler. Stabilni raspon vrijednosti proporcionalnog, integralnog i diferencijalnog povećanja Kp, Ki i Kd određen je Rollsovim kriterijem stabilnosti prijenosne funkcije zatvorene petlje prikazane na slici. Dobici proporcionalnog, integralnog i derivatnog su dobijeni simulacijom. Princip je održavanje izlazne snage ventilatora na nazivnoj izlaznoj snazi.
Rezultati simulacije
1) Brzina promene ugla nagiba varira u rasponu od -5 ° / s do + 5 ° / s dozvoljena hidrauličkim sistemom.
2) Promjena ugla nagiba β je ista kao i trend promjene brzine vjetra v, brzina vjetra v povećava, a prosječan kut nagiba β raste; naprotiv, brzina vjetra v smanjuje, a prosječni kut nagiba β se smanjuje.
3) Snaga Pmech i koeficijent iskorišćenja energije vetra Cp trenutne apsorpcije lopatica ventilatora pokazuju da promena ugla nagiba β ograničava snagu Pmech trenutne apsorpcije lopatice, a nož radi na nižoj efikasnosti.
4) Izlazna snaga generatora Pe može se glatko mijenjati oko nazivne snage promjenom kuta nagiba β kako bi se održala konstantna snaga.
5) Na fluktuaciju brzine generatora utiče (Pmech-Pe) i inercija jedinice.
