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bdlhz618的博客

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个人简历 具有深厚的专业理论知识和丰富的实践经验,勤于思考,富于创新,在长期的工作实践中,始终注重研究和探索,通过多年的艰辛努力和实验,在技术革新与发明创造方面有所突破,研制成功《风力飞行器》(201110319692.2)。《调桨长的万向风车》(201210393482.2)。

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电桥式桨长控制系统  

2013-12-05 11:39:01|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电桥式桨长控制系统

要想解决电网消纳难,弃风现象严重,风电成本居高不下的问题,风力发电机就应该尽量恒功率输出,并尽量工作在风力发电机的额定功率下。风力发电机恒功率输出并工作在风力发电机的额定功率下,不仅为后续的接受电网,提供了稳定的风电,也为自身选择匹配的风力发电机,让其尽量满负荷运转,节省不必要的设备浪费,创造了条件。

那么,怎样才能在外界的风忽大忽小,忽有忽无,不断变化的情况下,使风力发电机输出功率基本稳定呢?这有两种方法可以选择:一种方法是,在风大时使风力机的效率降低,即让风力机风能利用系数Cp值减小,Cp值小了,转化的机械能就少了,发出的电量就少了;反之,在风小时使风力机的效率增加,即让风力机风能利用系数Cp值增大,Cp值大了,转化的机械能就多了,发出的电量就多了,从而使风力发电机输出功率基本稳定;第二种方法是,在外界风大时少收集一些风能,在外界风小时多收集一些风能,由此实现发电机基本上的恒功率输出。

水平轴螺旋桨风车采用的就是第一种调桨距,改变Cp值的方法;而调桨长的万向风车则是采用了第二种调浆长,改变扫风面积的办法。这两种控制风力机输出功率或转速的不同方法,就是调桨长的万向风车和螺旋桨风车最根本的区别。

这两种办法相比较,哪个更好?这里用一个比喻来说明:假设一个人想要减肥,有两种方法可供选择,一是采用让自己得病,降低身体素质的方法来减少体重;另一个是用少吃一些高糖、高脂肪食物,控制每天的食物摄入量,也就是用节食的方法来减少体重。两种办法中,第一种方法,损害了人的体质,甚至减少寿命;第二种方法,减少了脂肪,增强了体质,两种方法孰优孰劣就不言而喻了。

那么,调桨长的万向风车是怎样实现调浆长的呢?采用这种方法会不会带来别的其他问题呢?下面就来介绍一下调浆长的方法和简单的控制系统。

调桨长的万向风车的专利说明书中说,叶桨做成23节,并像无线电接收机拉杆天线一样嵌套在一起。叶桨内部设有滑道和滚轮,使叶桨能轻松自如的进行伸长和缩短。

这里要说明一下的是,叶桨内部的滑道和滚轮非常重要,它是叶桨承受重量的主要部件(螺旋桨风车称为龙骨),外部的蒙皮只是起到整流罩的作用而已,不承受多大力量。这就要求,滑道一定用质量又轻强度又高的材料制作。滚轮是为减少摩擦设置的,与系统控制质量关系很大,一定要使摩擦力尽量小。为了实现更好地控制叶桨伸缩,并能显示叶桨长短位置,一定要设置桨长显示电阻,如图中的R4

这样,就可以采取以下控制策略:

1对叶桨长度进行连续的比例积分微分输出功率定值控制,实现恒功率输出;

2对叶桨长度进行不连续的阶梯式控制,实现输出功率的阶梯式变化;

3根据风速大小,进行程序控制,使风车在不同的风力级别有不同的叶桨长度;

4手动控制或遥控,风大时缩短,风小时伸长,主要用于保证风车的运行安全,增加风能利用范围。

有人可能会产生疑问:这么复杂的控制系统,会不会增加成本而带来新的问题?

这种担心大可不必,因为,从现代控制技术来说,控制系统的差别是相当大的,由高精尖的宇宙飞船、卫星控制,到洗衣机的控制,无论在控制精度上,还是成本上,相差都是天壤之别,设计人员都会根据不同情况选择不同的控制系统。

风力发电机的控制要求并不很高,特别是对于小型风力发电机来说,只要根据风速的大小实现简单的比例控制就可以了(开环控制),成本几十元就能搞定。

下面介绍一种电桥式桨长控制系统供参考。见下图:

2013年12月05日 - 风的力量 - bdlhz618的博客

  

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