風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的模糊控制器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、風(fēng)能具有隨機(jī)性、突發(fā)性以及不確定性；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)也是一個(gè)強(qiáng)耦合非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，機(jī)組數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜，同時(shí)易隨機(jī)組的靜態(tài)工作點(diǎn)的改變而發(fā)生變化，表現(xiàn)出嚴(yán)重的時(shí)變、非線性特性。因此在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)的固定參數(shù)PID控制往往難以獲得較好的控制性能，常規(guī)的PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，能夠滿足大部分的控制要求，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，常規(guī)PID控制器的設(shè)計(jì)需要知道對(duì)象的精確模型，且控制參數(shù)唯一確定，很難對(duì)一些具有高度時(shí)變

2、、非線性的復(fù)雜被控對(duì)象實(shí)施良好的控制。固定參數(shù)的常規(guī)PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制效果。模糊控制不需要建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的輸入輸出條件，參考現(xiàn)場操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就可對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。且模糊控制具有魯棒性強(qiáng)、干擾和參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響較小的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)這樣的非線性、時(shí)變及純滯后等復(fù)雜系統(tǒng)的控制。
　　本文以定槳距變速非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于永磁同步電機(jī)的矢量控制完成了設(shè)計(jì)了電流內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)速外

3、環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；并用模糊控制理論重新設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速外環(huán)控制器。
　　全文首先就其在不同風(fēng)速條件下的穩(wěn)、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，采取了綜合控制策略，即：低風(fēng)速區(qū)采用間接轉(zhuǎn)速控制，高風(fēng)速區(qū)采用直接轉(zhuǎn)速控制。在具體實(shí)現(xiàn)上，利用PWM整流器對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行矢量控制，給出了詳細(xì)的電流內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)速外環(huán)控制器的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩前饋的方式可以有效消除系統(tǒng)的內(nèi)在不穩(wěn)定性。
　　隨后，此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了模糊自整定PID控制器，通

4、過仿真實(shí)驗(yàn)分析了其優(yōu)勢(shì)與不足。根據(jù)其不足之處，從兩個(gè)方面做出了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出了改進(jìn)的模糊自整定PID設(shè)計(jì)，并就其控制系能做出進(jìn)一步仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　最后通過仿真與硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)組變速控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在基于本文提出的改進(jìn)的模糊自整定PID控制器的控制下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在設(shè)計(jì)風(fēng)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組完全依靠變速控制就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速區(qū)的最大功率跟蹤和高風(fēng)速區(qū)的恒功率控制，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。并較定參數(shù)的