風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。我國風能資源儲量豐富，發(fā)展風能對于改善能源結構緩解能源短缺具有重大現(xiàn)實意義。近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴大，風電已成為能源發(fā)展的重要領域。
在風電技術發(fā)展方面，風力發(fā)電機單機容量朝著大型化發(fā)展，兆瓦級風力機已經(jīng)成為了國際風力發(fā)電市場的主流產(chǎn)品。目前大型風力發(fā)電機組普遍采用變槳距控制技術，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，控制風輪的能量吸收，保持一定的輸出功率。變槳距控制的優(yōu)點是能夠確保高風速段的額定功率，額定功率點以上輸出平穩(wěn)、在額定點具有較高的風能利用系數(shù)、提高風力機組起動性能與制動性能、提高風機的整體柔性度、減小整機和槳葉的受力狀況。因此國際風力發(fā)電市場的主流產(chǎn)品是變速變槳距機組。
世界上大型風電機組變槳距系統(tǒng)的執(zhí)行機構主要有兩種，液壓變槳距執(zhí)行機構和電動變槳距執(zhí)行機構。其中，電動變槳距系統(tǒng)的槳距控制通過電動機來實現(xiàn)，結構緊湊、控制靈活、可靠，正越來越受到大多數(shù)整機廠家的青睞，市場前景十分廣闊。
目前，我國MW級變速恒頻風電機組電動變槳距系統(tǒng)產(chǎn)品一直依賴進口，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、技術服務的不足和對關鍵技術的封鎖嚴重影響了我國風電產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。風力發(fā)電機向著大型化的方向發(fā)展，變槳距控制技術已經(jīng)成為風力發(fā)電的關鍵技術之一，研制電動變槳距系統(tǒng)實現(xiàn)大型風力機電動變槳距控制技術國產(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將改變國外公司對變槳距控制技術壟斷的現(xiàn)狀，提高我國風電關鍵技術的研制能力，降低風力發(fā)電的成本；對加快擁有自主知識產(chǎn)權的風電設備研制，大力發(fā)展風電事業(yè)具有重要意義，從而使我國在該領域的研究達到國際先進水平。
變速變槳風力發(fā)電機組是風力發(fā)電技術發(fā)展的主流方向，控制系統(tǒng)是機組的關鍵部件之一?？刂葡到y(tǒng)的性能優(yōu)劣對風機運行的效率和使用壽命有至關重要的影響。20世紀90年代，國外便開始了對變速風力機的運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)化運營的控制系統(tǒng)產(chǎn)品。目前的研究熱點集中在基于現(xiàn)代控制理論的新型控制算法在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應用上，以期進一步提高風力機的運行效率，減小疲勞載荷，改善輸出電能質(zhì)量。我國風電產(chǎn)業(yè)起步較晚，目前對變速風電機組的運行特性及規(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)。深入研究風電機組及風力機的運行特性和規(guī)律對于控制系統(tǒng)的分析與設計具有十分重要的指導意義。
最大風能捕獲是控制系統(tǒng)的重要功能之一，它直接影響的風力發(fā)電機組的運行效率。對于提高風電機組的發(fā)電量，減小風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用，可以有效提高風能利用效率，實現(xiàn)最大風能捕獲。
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，并設計了PLC軟件程序，在國外某知名風電公司風力發(fā)電機組上作了實驗。
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