基于自动调向的小型风力发电机限速系统控制研究

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1、第31卷第1期内蒙古农业大学学报V01．31No．12010年3月Mar．2010JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity基于自动调向的小型风力发电机限速系统控制研究鲁珊珊，郭永，韩巧丽，韩宝生，李立峰(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要：本文以300W风力发电机为实验对象，研究并设计出1种能在强风时通过自动调向限制风力发电机的风轮转速使发电机输出功率减小的限速系统，并完成了此系统的理论设计和实物制作。通过试验研究表明，自动调向限速系统达到设计要求，对延长风力发电机

2、的使用寿命具有十分重要的意义。关键词：风力发电机；调向；限速；控制中图分类号-TK83文献标识码：A文章编号：1009—3575(2010)01—0165—03THERESEARCHONCONTROLLlNGINTHERESTRICTlNGSYSTEMOFTHESMALLWINDTURBlNEBASEDONAUTOMATICYAWLUShan—shan，GUOYong，HANQiao—li，HANBao—sheng，LILi—feng(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，Inner

3、MongoliaAgriculturalUniversity，Huhhot010018，China)Abstract：Thepaperdoestheresearchontheautomaticrestrictingsystemofthe300Wwindturbinewhichcanrestrictthewindrotorrotationalspeedbymakingthewindturbinerevolvetoavoidthestrongwindaimedtoweakenthegeneratoroutput．Andthesystem

4、in—eludingtheoreticalanalysisandmaterialobjectmanufacturehasfinished．Theexperimentindicatesthatthesystemmeetthedesignre—quirementsandissignificanttoprolongtheservicelifeofthewindturbines．Keywords：Windturbine；yaw；restrict；control众所周知，风力发电机在遇到强风时，应限制风提高了风力发电机运行的安全性和可靠性。力

5、发电机的风轮转速，否则会发生因强风吹毁叶片和因转速过快而烧毁发电机等一系列故障。在早期1风力发电机自动调向限速原理风力发电机完全依靠机械刹车装置进行制动，对整及设计方案机结构会产生严重不良影响¨J。因此风力发电机应再装有其它的限速系统，这样当风力发电机在遇1．1调向限速原理到强风时，可先限速后制动，最终达到进一步保护风调向限速指的是使整个风轮水平侧偏90。以避力机的目的。本文以300W风力发电机为研究对开主风向，且在风轮侧偏的过程中风轮的迎风面积象，设计了1套自动调向限速系统。当风速过大时，会越来越小，使得风轮转速逐渐变慢甚至停转【

6、4．5J。风力发电机可通过调向的方式限制风轮的转速，使图1为风力发电机调向限速的俯视图。发电机的输出功率减弱。实验证明，整个控制系统1．2设计方案收稿日期：2009—07—27基金项目：内蒙古农业大学博士科研启动基金项目(BJ06—37)作者简介：鲁珊珊(1981一)，女。硕士研究生，主要从事风力发电机限速的研究}通讯作者：E—mail：nmguoyong@126．tom166内蒙古农业大学学报2010正自动调向限速系统主要由自动控制系统和调向机转速到额定转速的150％时，即600r／min时风力系统组成。如图2所示，风轮在风力的作

7、用下旋转，发电机应自行启动限速安全机构，由图3可看出此通过风轮轴带动发电机发电，自动控制系统对发电时所对应的输出电压为25．5V。机的输出电压随时进行监测，以判断风力发电机是否需要调向，如需调向则通知调向系统。调向系统26-0252&0使风力发电机回转体在水平方向上旋转9O。，以避开2屯5s装主风向达到风轮减速或停转的目的。21．02D5001(10200l删4005D0aD0700#拄g(r硼)图3负载为蓄电池时300W发电机输出电压与转速关系曲线n一一风轮旋转速度Fig．3Therelationbetweentheoutputv

8、oltageandtherotational图1调向限速俯视图speedof300WgeneratorwhentheloadistheaccumulatorFig．1Theprincipleofrestrictingyawsystem