風(fēng)能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。我國風(fēng)能資源儲量豐富，發(fā)展風(fēng)能對于改善能源結(jié)構(gòu)緩解能源短缺具有重大現(xiàn)實(shí)意義。近年來，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，風(fēng)電已成為能源發(fā)展的重要領(lǐng)域。
在風(fēng)電技術(shù)發(fā)展方面，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量朝著大型化發(fā)展，兆瓦級風(fēng)力機(jī)已經(jīng)成為了國際風(fēng)力發(fā)電市場的主流產(chǎn)品。目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用變槳距控制技術(shù)，例如，VESTAS的V66-1.65MW、V80-2MW，ENERCON的E-66-1.8MW、E-58-1MW， GE的1.5MW、2.5MW、3.6MW機(jī)組，REPOWER的MD77-1.6 MW、MM82 -2MW，NORDEX的S77/1.5MW等都采用變槳距系統(tǒng)。
變槳距調(diào)節(jié)是沿槳葉的縱軸旋轉(zhuǎn)葉片，控制風(fēng)輪的能量吸收，保持一定的輸出功率。變槳距控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠確保高風(fēng)速段的額定功率，額定功率點(diǎn)以上輸出平穩(wěn)、在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)、提高風(fēng)力機(jī)組起動性能與制動性能、提高風(fēng)機(jī)的整體柔性度、減小整機(jī)和槳葉的受力狀況。因此國際風(fēng)力發(fā)電市場的主流產(chǎn)品是變速變槳距機(jī)組。
世界上大型風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有兩種，液壓變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，電動變槳距系統(tǒng)的槳距控制通過電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊、控制靈活、可靠，正越來越受到大多數(shù)整機(jī)廠家的青睞，市場前景十分廣闊。
目前，我國MW級變速恒頻風(fēng)電機(jī)組電動變槳距系統(tǒng)產(chǎn)品一直依賴進(jìn)口，國外比較有代表性的有德國LUST、SSB、美國GE 公司的產(chǎn)品。其高昂的產(chǎn)品價格、技術(shù)服務(wù)的不足和對關(guān)鍵技術(shù)的封鎖嚴(yán)重影響了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電機(jī)向著大型化的方向發(fā)展，變槳距控制技術(shù)已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一，研制電動變槳距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)力機(jī)電動變槳距控制技術(shù)國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的要求十分迫切。因此，掌握電動變槳距控制技術(shù)將改變國外公司對變槳距控制技術(shù)壟斷的現(xiàn)狀，提高我國風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)的研制能力，降低風(fēng)力發(fā)電的成本；對加快擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電設(shè)備研制，大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè)具有重要意義，從而使我國在該領(lǐng)域的研究達(dá)到國際先進(jìn)水平。
變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流方向，控制系統(tǒng)是機(jī)組的關(guān)鍵部件之一？刂葡到y(tǒng)的性能優(yōu)劣對風(fēng)機(jī)運(yùn)行的效率和使用壽命有至關(guān)重要的影響。20世紀(jì)90年代，國外便開始了對變速風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行特性和控制策略的研究，并取得了一系列的成果，生產(chǎn)制造出成熟可靠的商業(yè)化運(yùn)營的控制系統(tǒng)產(chǎn)品。目前的研究熱點(diǎn)集中在基于現(xiàn)代控制理論的新型控制算法在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用上，以期進(jìn)一步提高風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行效率，減小疲勞載荷，改善輸出電能質(zhì)量。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，目前對變速風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性及規(guī)律缺乏深入研究，在控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化項目中，缺乏最優(yōu)的控制策略依據(jù)。深入研究風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行特性和規(guī)律對于控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計具有十分重要的指導(dǎo)意義。
最大風(fēng)能捕獲是控制系統(tǒng)的重要功能之一，它直接影響的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。對于提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量，減小風(fēng)電成本具有重要意義。而傳統(tǒng)的控制方法存在諸多不足，引起較大的能量損失，新型控制算法的研究和應(yīng)用，可以有效提高風(fēng)能利用效率，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。
為了獲得足夠的起在變槳距系統(tǒng)中需要具有高可靠性的控制器，本文中采用了羅克韋爾 SLC 500系列可編程控制器（PLC）作為變槳距系統(tǒng)的控制器，并設(shè)計了PLC軟件程序，在國外某知名風(fēng)電公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上作了實(shí)驗(yàn)。
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