直驱式风力发电机组变桨系统控制模型

    直驱型风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案，相对于传统的异步发电机组其优点如下[1]：
    1（1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；
    2（2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率；
    3（3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音；
    4（4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本；
    5（5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率；
    6（6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；
    7（7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。
    2 直驱风力发电机组变桨特性叙述
    直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。
    对于变桨距调节后对的功率特性的影响等等问题，这里我们将对机组叶片上的气动性能进行分析，从而进一步的了解变桨后，对风力发电机组的性能影响
    2.1 不同变桨角度下的特性
    根据叶素理论，当一个叶素在流畅中运动时，叶素的上表面是负压力（吸力）；下表面是正压力。由于压力分布在叶素上而产生的载荷，可以用两个力（升力L 垂直于风向V；阻力D 平行于风向并与升力垂直）和一个力矩（俯仰力矩M）来表示。[2]
    对于变桨距风力机来说，调节变桨也同时意味着调节功角的大小。变桨距风力机的实际工作中，往往也通过轴承机构转动叶片来减小功角α，以此来减小CL，减小升力，扭矩和功率。
    这里我们分析变桨距风机在不同变桨角度下的特性。
         1．首先我们先举例一个风机的电机的功率曲线图。如图2.1 所示：
     2．我们根据此风力发电机的叶片特性，描绘出该风机变桨角度是0°时，在不同的风速下，叶轮对电机的驱动功率的大小。如图2.2所示：