小型風力發(fā)電機是指小于10KW的風力發(fā)電機。小型風力發(fā)電機在我國無電、缺電地區(qū)作為離網(wǎng)型電源被廣泛應用。水平軸風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)分為兩種:被動偏航系統(tǒng)和主動偏航系統(tǒng)。被動偏航系統(tǒng)是一種機械式不可控的自由對風方式,偏航力矩小,對風頻繁,對風不穩(wěn)定且精度不高。主動偏航是一種電動或液動的可控對風方式,偏航控制器通過釆集風信息來做出偏航決策,具有高度的靈活性和可控性,對風準確穩(wěn)定。本文針對小型風力發(fā)電機,研制了一種主動偏航系統(tǒng),研宄主要從機械結構和控制系統(tǒng)兩方面展幵,主要研宄內容如下:

　　(1)分析研究了風能特性、標準風況、極端風況以及風況預測。針對小型風力發(fā)電機主動偏航系統(tǒng),用Simulink/Matlab建立了風力機、風速和風向模型并仿真,探討了風速和風向對風力發(fā)電機輸出功率的影響。風機偏航實質是捕獲最大風能。

　　(2)從控制技術出發(fā),分析了目前四種主要類型的風力發(fā)電機,重點分析研宄了主動偏航系統(tǒng)和被動偏航兩種偏航系統(tǒng)的工作原理、機械結構及其優(yōu)缺點。設計了一種適用于小型風力發(fā)電的主動偏航機構,該機構簡單可靠。設計中采用具有自鎖功能的蝸輪蝸桿,省去了偏航制動裝置,簡化了偏航機構,降低了制造成本。

　　(3)提出了新的偏航控制算法,設計了基于模糊控制的主動偏航控制系統(tǒng)。采用高頻率測風、低頻率控制的策略,在控制周期內計算主導風向,提ft對風精度。通過綜合偏航角度計算,將風力發(fā)電系統(tǒng)的多個變量轉化為模糊控制器的雙輸入變量。模糊控制器解決了主動偏航系統(tǒng)非線性問題。

　　(4)設計了基于AT89S52單片機的主動偏航控制系統(tǒng)硬件電路。主要包括數(shù)據(jù)采集電路、H橋偏航電機控制電路、人工偏航遙控電路和串行接口電路。本文研制了風向風速傳感器,并搭建了主動偏航實驗系統(tǒng),編寫了主動偏航程序,在LabView8.5軟件平臺上完成了系統(tǒng)性能測試。實驗驗證了研制的主動偏航系統(tǒng)及控制方法的有效性。