大工《畢業(yè)論文》資料

LN、1=1大&現(xiàn)二大學(xué)網(wǎng)絡(luò)高等教育

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）LN、1=1題 目：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述學(xué)習(xí)中心：麗水層次：?？破瘘c(diǎn)本科專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：2014年秋季學(xué)號(hào)：141501409022學(xué)生：羅享通指導(dǎo)教師：李昕欣完成日期：2016年5月30日內(nèi)容摘要風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。由于對(duì)能源的渴求，人們無節(jié)制的開采石油、煤炭、天然氣等這些埋在地層深處的維系人類生存的“能源食糧”，不僅嚴(yán)重污染了我們的生存空間、惡化了自然環(huán)境，還帶來了更可怕的惡果---能源枯竭。因此風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，取之不盡用之不竭，越來越受到世界各國的重視。把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。本論文介紹了風(fēng)能在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)和新型發(fā)電機(jī)，和它們的優(yōu)缺點(diǎn)，以及風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電目錄TOC\o"1-5"\h\z內(nèi)容摘要 I\o"CurrentDocument"緒論 4\o"CurrentDocument"1.1課題的背景及意義 4\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 5\o"CurrentDocument"1.2.1國外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 5\o"CurrentDocument"1.2.2我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 5\o"CurrentDocument"風(fēng)力發(fā)電機(jī) 8\o"CurrentDocument"2.1傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 8\o"CurrentDocument"2.1.1籠型異步發(fā)電機(jī) 8\o"CurrentDocument"2.1.2繞線式異步發(fā)電機(jī) 8\o"CurrentDocument"有刷雙饋異步發(fā)電機(jī) 9\o"CurrentDocument"2.1.4同步發(fā)電機(jī) 10\o"CurrentDocument"2.2新型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 11\o"CurrentDocument"2.2.1開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)[2] 11\o"CurrentDocument"無刷雙饋異步發(fā)電機(jī) 11\o"CurrentDocument"永磁無刷直流發(fā)電機(jī) 12\o"CurrentDocument"永磁同步發(fā)電機(jī)[3] 12\o"CurrentDocument"全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)[4] 13\o"CurrentDocument"3風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù) 14\o"CurrentDocument"3.1定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 14\o"CurrentDocument"3.2變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 14\o"CurrentDocument"3.3主動(dòng)失速/混合失速發(fā)電技術(shù) 15\o"CurrentDocument"3.4 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 15\o"CurrentDocument"4風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的智能控制 17\o"CurrentDocument"4.1模糊控制 17\o"CurrentDocument"4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 175結(jié) 論 19參考文獻(xiàn) 21致謝 22iii1緒論1.1課題的背景及意義風(fēng)力發(fā)電是一種技術(shù)最成熟的可再生能源利用方式，發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的重要裝置，控制技術(shù)是風(fēng)力機(jī)安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（簡稱風(fēng)電機(jī)組）是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。槳葉具有良好的空氣動(dòng)力外形，在氣流作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過齒輪箱增速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。在理論上，最好的風(fēng)輪只能將約的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的效率可達(dá)到40%。在風(fēng)電機(jī)組輸出達(dá)到額定功率之前，其功率與風(fēng)速的立方成正比，即風(fēng)速增加1倍，輸出功率增加8倍，可見風(fēng)力發(fā)電的效率與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速關(guān)系極大。在不斷持續(xù)的能源緊張中，不少人想到了新能源利用。利用潔凈的能源（可再生能源）是人類社會(huì)文明進(jìn)步的表現(xiàn)、是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、是環(huán)保理念的體現(xiàn)。潔凈能源指太陽能、風(fēng)能、潮汐能、生物能等，這都是可再生取之不盡的能源，特別是風(fēng)能技術(shù)最為成熟，經(jīng)濟(jì)可行性較高，是一種較理想的發(fā)展能源。風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。我國風(fēng)能資源總量約42億千瓦，技術(shù)可開發(fā)量約3億千瓦。目前東南沿海是最大風(fēng)能資源區(qū)，風(fēng)能密度為200W/M2?300W/M2,大于6m/s的風(fēng)速時(shí)間全年3000h以上就可取得較大經(jīng)濟(jì)效益。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀19世紀(jì)末，丹麥?zhǔn)紫乳_始探索風(fēng)力發(fā)電，研制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。直到20世紀(jì)70年代以前，只有小小型充電用風(fēng)力機(jī)達(dá)到實(shí)用階段。美國在20世紀(jì)30年代還有許多電網(wǎng)未通達(dá)的地區(qū)，獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)電機(jī)組在實(shí)現(xiàn)農(nóng)村電氣化方面起了很大作用，當(dāng)時(shí)的機(jī)組多采用木制葉片、固定輪轂和側(cè)偏尾舵調(diào)速，單機(jī)容量的范圍為0.5~3kW。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。中國風(fēng)能儲(chǔ)量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲(chǔ)量就有約2.53億千瓦。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)能市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來。自2004年以來，全球風(fēng)力發(fā)電能力翻了一番，2006年至2007年間，全球風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量擴(kuò)大27%。2007年已有9萬兆瓦，這一數(shù)字到2010年將是16萬兆瓦。預(yù)計(jì)未來20-25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場(chǎng)每年將遞增25%。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競(jìng)爭。1.2.2我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀我國是世界上利用風(fēng)力最早的國家之一，但進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電科研的工作起步較晚。中國現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的開發(fā)利用起源于20世紀(jì)70年代初。經(jīng)過初期發(fā)展、單機(jī)分散研制、示應(yīng)用、重點(diǎn)攻關(guān)、實(shí)用推廣、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化幾個(gè)階段的發(fā)展，無論在科學(xué)研究、設(shè)計(jì)制造，還是試驗(yàn)、示范、應(yīng)用推廣等方面均有了長足的進(jìn)步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，特別是在解決常規(guī)電網(wǎng)外無電地區(qū)農(nóng)、牧、漁民用電方面走在世界的前列，生產(chǎn)能力、保有量和年產(chǎn)量都居世界第一。雖然說中國并網(wǎng)大型風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚,但也發(fā)展很快，已經(jīng)具備制造單機(jī)容量600kW的大型商業(yè)化風(fēng)電機(jī)組的能力，目前正在組織兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的攻關(guān)。我國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量2003年底已達(dá)56.7萬kW,居世界上第十位。特別是1996至1998年我國風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)發(fā)展得很快,這主要得益于政府的重視和相關(guān)政策的支持。我國風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化的水平正在不斷提高，機(jī)組的國產(chǎn)化率超過90%,今年并網(wǎng)國產(chǎn)機(jī)組的訂單已越200臺(tái)。截止2003年，我國累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組1042臺(tái)，總裝機(jī)容量56.7萬kW。共有40個(gè)風(fēng)電場(chǎng),分布在14個(gè)省（市、區(qū)）。但是，我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在世界上還相對(duì)落后，比如，我國可利用的風(fēng)能資源為德國的11.3倍，風(fēng)電總裝機(jī)只為德國的3.88%;即使同印度相比，我國的總裝機(jī)容量尚不及它的三分之一。因此，研究我國風(fēng)電發(fā)展遲緩的原因，提出相應(yīng)的激勵(lì)政策已成當(dāng)務(wù)之急。從國外經(jīng)驗(yàn)看，政府支持、政策激勵(lì)是發(fā)展風(fēng)電的關(guān)鍵。在世紀(jì)開始的時(shí)候，中國還有約2000萬人口沒有用上電，在常規(guī)電網(wǎng)外，推廣獨(dú)立供電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對(duì)解決農(nóng)、牧、漁民看電視、聽收音機(jī)、照明和用電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)做飯等生活用電問題，對(duì)于改善和提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，促進(jìn)地區(qū)社會(huì)、文化事業(yè)發(fā)展，加強(qiáng)民族團(tuán)結(jié)，鞏固國防建設(shè)有著重大的意義。我國風(fēng)能資源豐富，總儲(chǔ)量約為32億千瓦，可開發(fā)的裝機(jī)容量約為2.53億千瓦，居世界首位?！笆濉逼陂g，中國的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。2006年，中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場(chǎng)之一。2007年我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢(shì)，截至2007年底全國累計(jì)裝機(jī)約600萬千瓦。2008年8月，中國風(fēng)電裝機(jī)總量已經(jīng)達(dá)到700萬千瓦，占中國發(fā)電總裝機(jī)容量的1%，位居世界第五，這也意味著中國已進(jìn)入可再生能源大國行列。2008年以來，國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達(dá)到了白熱化的程度。2009年，中國（不含臺(tái)灣地區(qū)）新增風(fēng)電機(jī)組10129臺(tái)，容量13803.2MW，同比增長124%；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組21581臺(tái)，容量25805.3MW。2009年，臺(tái)灣地區(qū)新增風(fēng)電機(jī)組37臺(tái)，容量77.9MW；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組227臺(tái)，容量436.05MW。1.3本文的主要內(nèi)容本文介紹了風(fēng)力發(fā)電為取來發(fā)展的潛力，風(fēng)電特點(diǎn)決定其未來發(fā)展趨勢(shì)（1）從長遠(yuǎn)來看，風(fēng)電成本是可以預(yù)期的，目前，我國已經(jīng)批復(fù)的風(fēng)電價(jià)格為0.5-0.6元/kwh，但是隨著技術(shù)進(jìn)步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，到2020年之前風(fēng)電成本有望下降20%-40%,屆時(shí)風(fēng)電價(jià)格將接近0.4元/kwh,這個(gè)價(jià)格同常規(guī)電力相比是具有可競(jìng)爭性的。 （2）風(fēng)電屬于資源依賴性技術(shù)，目前我國風(fēng)能資源分布及開發(fā)潛力基本明確，雖然仍需要精查，但是從未來大規(guī)模需求來看，風(fēng)能資源具有保障。 （3）風(fēng)力發(fā)電對(duì)土地、水資源的要求很小，對(duì)環(huán)境的影響非常有限。 （4）在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)方面，我國學(xué)者提出了風(fēng)電低頻傳輸技術(shù)、風(fēng)電直接傳送到電網(wǎng)中心等技術(shù)，而且隨著我國對(duì)可再生能源關(guān)注程度的提高，長期來看，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)將會(huì)越來越成熟，能夠達(dá)到風(fēng)電大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)要求。 總體來看，風(fēng)力發(fā)電在技術(shù)、成本、市場(chǎng)上都具有明確的預(yù)期，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，資源儲(chǔ)量也能保證期大規(guī)模的發(fā)展應(yīng)用，因而其未來必將大規(guī)模發(fā)展。2風(fēng)力發(fā)電機(jī)2.1傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)2.1.1籠型異步發(fā)電機(jī)籠型異步發(fā)電機(jī)是傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)廣泛采用的發(fā)電機(jī)。與同步電機(jī)、直流電機(jī)、繞線式異步電機(jī)相比,籠型異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、價(jià)廉、維護(hù)方便和功率密度高等突出優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)作為可逆電機(jī)，能用于發(fā)電場(chǎng)合，并在電網(wǎng)中的異步電機(jī)從電網(wǎng)吸收感性無功來勵(lì)磁，超同步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則處于發(fā)電狀態(tài)。本文介紹的獨(dú)立供電發(fā)電運(yùn)行的籠型異步發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的功率變換器是指軟并網(wǎng)用的雙向晶閘管起動(dòng)裝置，箭頭指功率P的流動(dòng)方向。其工作原理是利用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，在高于同步轉(zhuǎn)速附近作恒速運(yùn)行，采用定槳距失速或主動(dòng)失速槳葉，單速或雙速發(fā)電機(jī)運(yùn)行。圖1籠型異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2.1.2繞線式異步發(fā)電機(jī)繞線式異步發(fā)電機(jī)由電機(jī)轉(zhuǎn)子外接可變電阻組成，其工作原理是通過電力電子裝置調(diào)整轉(zhuǎn)子回路的電阻，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率可增大至10%，能實(shí)現(xiàn)有限變速運(yùn)行，提高輸出功率，同時(shí)采用變槳距調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)子電流控制，可以提高動(dòng)態(tài)性能，維持輸出功率穩(wěn)定，減小陣風(fēng)對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。齒輪箱異步發(fā)電機(jī)功率變換器齒輪箱異步發(fā)電機(jī)功率變換器圖2繞線式異步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1.3有刷雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋式異步發(fā)電機(jī)實(shí)際是異步感應(yīng)電機(jī)的一種變異，雙饋異步發(fā)電機(jī)通常為4極或6極，轉(zhuǎn)速為1500r/min、1000r/min，如此高的轉(zhuǎn)速是通過多級(jí)增速齒輪箱來實(shí)現(xiàn)的。這種發(fā)電機(jī)始于上世紀(jì)80年代，日本日立公司、東芝公司和前蘇聯(lián)在這種發(fā)電機(jī)的研制和開發(fā)中都作出了顯著的貢獻(xiàn)。為了降低異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行中功率變換器的功率，雙饋異步發(fā)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通過控制轉(zhuǎn)差頻率可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的雙饋調(diào)速。但是此種電機(jī)是有刷結(jié)構(gòu)，運(yùn)行可靠性差，需要經(jīng)常維護(hù)，并且此種結(jié)構(gòu)不適合于運(yùn)行在環(huán)境比較惡劣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。雙饋異步發(fā)電機(jī) p圖3雙饋異步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1.4同步發(fā)電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)。是一種最常用的交流發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代電力工業(yè)中，它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。由于同步發(fā)電機(jī)一般采用直流勵(lì)磁，當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機(jī)的功率因數(shù)和無功功率。同步發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步發(fā)電機(jī)中電樞繞組采用單相。近年來，采用同步發(fā)電機(jī)來代替異步發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)主要技術(shù)進(jìn)步。此種發(fā)電機(jī)極數(shù)很多，轉(zhuǎn)速較低，徑向尺寸較大，軸向尺寸較小，可工作在起動(dòng)力矩大、頻繁起動(dòng)及換向的場(chǎng)合，并且當(dāng)與電子功率變換器相連時(shí)可以實(shí)現(xiàn)變速操作，因此適用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)2.2.1開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)[2]開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，具有成本低、工作可靠、控制靈活、運(yùn)行效率高、容錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)越特性,在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域有一定的應(yīng)用優(yōu)越性.開關(guān)磁阻電機(jī)是一種典型的機(jī)電一體化電機(jī)，其控制靈活，容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，且可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行。開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高、過載能力強(qiáng)、動(dòng)靜態(tài)性能好、可靠性和效率高的特點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。功率n一變換器一U匕二＞ 功率電□—(Q) 1—變換器一網(wǎng)J開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)圖5開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2.2無刷雙饋異步發(fā)電機(jī)其基本原理與有刷雙饋異步發(fā)電機(jī)相同，主要區(qū)別是取消了電刷，此種電機(jī)彌補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)型雙饋電機(jī)的不足，兼有籠型、繞線型異步電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī)的共同優(yōu)點(diǎn)，功率因數(shù)和運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)，因此適合于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是增加了電機(jī)的體積和成本。2.2.3永磁無刷直流發(fā)電機(jī)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)是由一塊或多塊永磁體建立磁場(chǎng)的直流電動(dòng)機(jī)，其性能與恒定勵(lì)磁電流的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相似，可以由改變電樞電壓來方便地調(diào)速。與他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、用銅量少等優(yōu)點(diǎn)，是小功率直流電動(dòng)機(jī)的主要類型。電樞繞組是直流單波繞組，采用二極管來取代電刷裝置，兩者連為一體，采用切向永磁體轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，外電樞結(jié)構(gòu)。此種電機(jī)不但具有直流發(fā)電機(jī)電壓波形平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，也具有永磁同步發(fā)電機(jī)壽命長，效率高的優(yōu)點(diǎn)，適合在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用。2.2.4永磁同步發(fā)電機(jī)[3]永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)主要分為三部分：主電樞和主轉(zhuǎn)子、主勵(lì)磁機(jī)、副勵(lì)磁機(jī)。永磁其實(shí)是指副勵(lì)磁機(jī)部分，主轉(zhuǎn)子是一定是線圈繞組，不然就無法自動(dòng)調(diào)壓。主轉(zhuǎn)子通過直流電來產(chǎn)生磁場(chǎng)，在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，磁場(chǎng)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。永磁同步發(fā)電機(jī)采用永磁體勵(lì)磁，無需外加勵(lì)磁裝置，減少了勵(lì)磁損耗；同時(shí)它無需換向裝置，因此具有效率高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子被風(fēng)能驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。與等功率一般發(fā)電機(jī)相比，永磁同步發(fā)電機(jī)在尺寸及重量上僅是它們的1/3或1/5。由于此種發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)較多，且操作上同時(shí)具有同步電機(jī)和永磁電機(jī)的特點(diǎn)，因此適合于采用發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪直接相連、無傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的并網(wǎng)形式。2.2.5全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)[4]全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上完全由永磁體構(gòu)成、不帶任何控制系統(tǒng)，其最大特點(diǎn)是“輕風(fēng)起動(dòng)，微風(fēng)發(fā)電”，起動(dòng)風(fēng)速為1.5m/s，大大低于傳統(tǒng)的3.5m/s。通過采用磁力傳動(dòng)技術(shù)和磁懸浮技術(shù)，可克服永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出特性偏軟的缺點(diǎn)。系統(tǒng)由原動(dòng)力傳送裝置、磁力傳動(dòng)調(diào)速裝置、磁輪、永磁發(fā)電機(jī)等幾部分組成。其低風(fēng)速啟動(dòng)技術(shù)，對(duì)開發(fā)國內(nèi)廣大地區(qū)的低風(fēng)速資源，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年發(fā)電時(shí)間有積極意義。3風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)由于自然風(fēng)速的大小和方向的隨機(jī)變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組切入電網(wǎng)和切出電網(wǎng)、輸入功率的限制、風(fēng)輪的主動(dòng)對(duì)風(fēng)以及對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中故障的檢測(cè)和保護(hù)必須能夠自動(dòng)控制。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)從定槳距恒速運(yùn)行至基于變槳距技術(shù)的變速運(yùn)行，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從能夠向電網(wǎng)提供電力到理想地向電網(wǎng)提供電力的最終目標(biāo)。3.1定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于20世紀(jì)80年代中期開始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)，主要解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問題、運(yùn)行安全性與可靠性問題。定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于20世紀(jì)80年代中期開始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)，主要解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問題、運(yùn)行安全性與可靠性問題。采用了軟并網(wǎng)技術(shù)、空氣動(dòng)力剎車技術(shù)、偏行與自動(dòng)解纜技術(shù)。槳葉節(jié)距角在安裝時(shí)已經(jīng)固定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率限制，輸出功率由槳葉本身性能限制。當(dāng)風(fēng)速高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，槳葉能夠通過失速調(diào)節(jié)方式自動(dòng)地將功率限制在額定值附近，其主要依賴于葉片獨(dú)特的翼型結(jié)構(gòu)，在大風(fēng)時(shí)，流過葉片背風(fēng)面的氣流產(chǎn)生紊流，降低葉片氣動(dòng)效率，影響能量捕獲，產(chǎn)生失速。由于失速是一個(gè)非常復(fù)雜的氣動(dòng)過程，對(duì)于不穩(wěn)定的風(fēng)況，很難精確計(jì)算出失速效果，所以很少用在MW級(jí)以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制上。3.2變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)從空氣動(dòng)力學(xué)角度考慮，當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)，可以通過調(diào)整槳葉節(jié)距、改變氣流對(duì)葉片攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使輸出功率保持穩(wěn)定。采用變槳距調(diào)節(jié)方式，風(fēng)機(jī)輸出功率曲線平滑，在陣風(fēng)時(shí)，塔筒、葉片、基礎(chǔ)受到的沖擊較失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)要小很多，可減少材料使用率，降低整機(jī)重量。其缺點(diǎn)是需要一套復(fù)雜的變槳距機(jī)構(gòu)，要求其對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度足夠快，減小由于風(fēng)的波動(dòng)引起的功率脈動(dòng)。3.3主動(dòng)失速/混合失速發(fā)電技術(shù)這種技術(shù)是前兩種技術(shù)的組合。低風(fēng)速時(shí)采用變槳距調(diào)節(jié)可達(dá)到更高的氣動(dòng)效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到額定功率后，風(fēng)機(jī)按照變槳距調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)槳距相反方向改變槳距。這種調(diào)節(jié)將引起葉片攻角的變化，從而導(dǎo)致更深層次的失速，使功率輸出更加平滑，其綜合了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。3.4變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)變速運(yùn)行是風(fēng)機(jī)葉輪跟隨風(fēng)速變化改變其旋轉(zhuǎn)速度，保持基本恒定的最佳葉尖速比，風(fēng)能利用系數(shù)最大的運(yùn)行方式。與恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)具有低風(fēng)速時(shí)能夠根據(jù)風(fēng)速變化在運(yùn)行中保持最佳葉尖速比獲得最大風(fēng)能、高風(fēng)速時(shí)利用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速變化儲(chǔ)存的部分能量以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性和使輸出功率更加平穩(wěn)、進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)越性。4風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的智能控制4.1模糊控制模糊控制是一種典型的智能控制方法，其最大特點(diǎn)是將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示為語言規(guī)則用于控制。它不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，能克服非線性因素影響，對(duì)被調(diào)節(jié)對(duì)象的參數(shù)具有較強(qiáng)的魯棒性。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)隨機(jī)性的非線性系統(tǒng)，因此模糊控制非常適合于風(fēng)力機(jī)的控制。模糊控制在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤、最大風(fēng)能捕獲、發(fā)電機(jī)最大功率獲取以及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)魯棒性等方面取得了較好的控制效果?；\型異步發(fā)電機(jī)可采用模糊控制器跟蹤發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)最大空氣動(dòng)力效率、計(jì)算輕載時(shí)磁鏈以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)一逆變器效率優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)速度控制的魯棒性，可根據(jù)功率偏差及其變化取得在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)的最大功率。變速恒頻無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用自適應(yīng)模糊控制模型，可實(shí)現(xiàn)較好的魯棒性和抗干擾能力，并且利用模糊控制可實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲并改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。大部分文獻(xiàn)采用的是簡單模糊控制器，主要缺點(diǎn)是控制精度不高，會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差，需要專家知識(shí)，缺乏自適應(yīng)能力。4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有可任意逼近任何非線性模型的非線性映射能力，利用其自學(xué)習(xí)和自收斂性可作為自適應(yīng)控制器。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用來根據(jù)以往觀察風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速變化等方面。變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器通過在線學(xué)習(xí)并修改.特性曲線，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲并減小機(jī)械負(fù)載力矩，根據(jù)風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性可建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考自適應(yīng)控制模型。基于數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)是現(xiàn)代智能技術(shù)中的重要方面，研究從觀測(cè)數(shù)據(jù)出發(fā)尋找規(guī)律，利用這些規(guī)律對(duì)未來數(shù)據(jù)或無法觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，來對(duì)工業(yè)過程進(jìn)行有效控制。這些學(xué)習(xí)方法包括模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等。在風(fēng)電系統(tǒng)中，可從運(yùn)行機(jī)組獲取大量重要數(shù)據(jù)，以對(duì)機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性和性能進(jìn)行研究。因此，將上述基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法與風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制相結(jié)合，是解決風(fēng)機(jī)控制問題的重要途徑之一。5結(jié)論風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)技術(shù)成熟的階段，在電力能源市場(chǎng)中已占據(jù)了一席之地。為滿足全球未來對(duì)于清潔可再生電力的需求,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)還需要持續(xù)不斷努力。為提高風(fēng)力發(fā)電效率，降低成本改善電能質(zhì)量，減少噪聲實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電將向大容量、變轉(zhuǎn)速、直驅(qū)化、無刷化、智能化以及微風(fēng)發(fā)電等方向發(fā)展。加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)、發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司規(guī)劃溝通協(xié)調(diào)。智能電網(wǎng)通過數(shù)碼技術(shù)提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性及效率，可以應(yīng)用在所有相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，是新能源產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的核心之一。電網(wǎng)公司和發(fā)電企業(yè)必須要加強(qiáng)合作，探討電網(wǎng)建設(shè)滯后和風(fēng)力發(fā)電超前的問題。按照風(fēng)電直供或者非并網(wǎng)解決風(fēng)電并網(wǎng)難問題。加大對(duì)風(fēng)機(jī)的技術(shù)研發(fā)的支持，解決風(fēng)機(jī)制造企業(yè)的低技術(shù)重復(fù)建設(shè)問題，加大重組的推動(dòng)。淘汰落后的產(chǎn)能。公司要積極通過與主要零部件供應(yīng)商談判等多種方式，適當(dāng)降低公司的采購成本并爭取取得較為