H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距自抗擾控制研究

H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距自抗擾控制研究

摘要：隨著能源問題的日益突出，風(fēng)力發(fā)電被廣泛關(guān)注。而垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有一定優(yōu)勢(shì)，逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一。本文針對(duì)H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，研究了變槳距自抗擾控制的方法，以提高其性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。

一、引言

近年來，氣候變化和環(huán)境問題引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。而能源問題則是其中最突出的之一。風(fēng)力作為一種可再生能源，受到了廣泛的關(guān)注和研究。于此同時(shí)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，被認(rèn)為是改善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率和可靠性的潛在解決方案。

二、H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在一些問題，如受到風(fēng)向的影響，在高風(fēng)速下可能會(huì)受到極端氣象條件的破壞等。而垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗風(fēng)性能好、對(duì)風(fēng)速變化適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。其中，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在垂直軸上設(shè)計(jì)有兩個(gè)葉片，具有更好的性能表現(xiàn)。

三、變槳距自抗擾控制方法研究

為了提高H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能和運(yùn)行穩(wěn)定性，本文研究了變槳距自抗擾控制方法。變槳距是指根據(jù)風(fēng)速的變化來調(diào)節(jié)槳距，以保持發(fā)電機(jī)輸出功率穩(wěn)定的一種方法。自抗擾控制是采用了先進(jìn)的控制方法來抵消外界擾動(dòng)的影響。

1.變槳距控制算法設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種基于PID控制算法的變槳距控制器。這種控制器能夠根據(jù)風(fēng)速變化迅速調(diào)整槳距，使得發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下都能輸出穩(wěn)定的功率。具體而言，控制器通過傳感器獲取風(fēng)速信息，并與事先設(shè)定的風(fēng)速和功率曲線進(jìn)行比較，計(jì)算出應(yīng)調(diào)整的槳距值，并輸出給變槳機(jī)構(gòu)。

2.自抗擾控制策略設(shè)計(jì)

為了抵消外界擾動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)性能的影響，本文采用了基于模型的自抗擾控制策略。首先，建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型和氣動(dòng)力模型。然后，根據(jù)模型預(yù)測(cè)出的擾動(dòng)信息，設(shè)計(jì)了自抗擾控制器來實(shí)時(shí)抵消擾動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。

四、仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

通過對(duì)H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文提出的變槳距自抗擾控制方法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該控制方法后，發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下能夠穩(wěn)定輸出功率，具有更好的性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。

五、結(jié)論與展望

本文研究了H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距自抗擾控制方法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。通過對(duì)發(fā)電機(jī)性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的改進(jìn)，提高了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率和可靠性。未來的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化控制算法，并考慮實(shí)際工程中的應(yīng)用問題，推動(dòng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展本文研究了基于PID控制算法的變槳距控制器和自抗擾控制策略在H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)該控制方法能夠根據(jù)風(fēng)速變化迅速調(diào)整槳距，使發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下輸出穩(wěn)定的功率。同時(shí)，自抗擾控制策略有效地抵消了外界擾動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)性能的影響。這些改進(jìn)提升