小型風力發電機是指小于10KW的風力發電機。小型風力發電機在我國無電、缺電地區作為離網型電源被廣泛應用。水平軸風力發電機偏航系統分為兩種:被動偏航系統和主動偏航系統。被動偏航系統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,對風準確穩定。本文針對小型風力發電機,研制了一種主動偏航系統,研宄主要從機械結構和控制系統兩方面展幵,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。針對小型風力發電機主動偏航系統,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,分析了目前四種主要類型的風力發電機,重點分析研宄了主動偏航系統和被動偏航兩種偏航系統的工作原理、機械結構及其優缺點。設計了一種適用于小型風力發電的主動偏航機構,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。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,將風力發電系統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非線性問題。

　　(4)設計了基于AT89S52單片機的主動偏航控制系統硬件電路。主要包括數據采集電路、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,編寫了主動偏航程序,在LabView8.5軟件平臺上完成了系統性能測試。實驗驗證了研制的主動偏航系統及控制方法的有效性。