風(fēng)機(jī)最大功率點(diǎn)跟蹤的湍流影響機(jī)理研究與性能優(yōu)化.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為最具有商業(yè)化潛力的可再生能源形式之一，逐漸受到各國(guó)的廣泛關(guān)注。如何使風(fēng)電機(jī)組最大效率地吸收和轉(zhuǎn)化風(fēng)能是風(fēng)力發(fā)電需要解決的首要問(wèn)題。
　　隨著高風(fēng)速低湍流的理想風(fēng)場(chǎng)資源逐漸開(kāi)發(fā)殆盡，幅員遼闊且同樣適用于風(fēng)力發(fā)電的低風(fēng)速地區(qū)逐漸受到關(guān)注。然而，低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)速幅值低、湍流強(qiáng)度大，為風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)了不利于風(fēng)能捕獲的環(huán)境。
　　面對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景從理想風(fēng)場(chǎng)向低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，風(fēng)力機(jī)慢動(dòng)態(tài)性能與湍流風(fēng)速快速變化的矛盾愈發(fā)顯著，

2、使得傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制難以獲得滿意的控制效果。因此，本文在不改變風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)和控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，圍繞湍流對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤的影響，以及考慮湍流的最大功率點(diǎn)跟蹤的控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化兩個(gè)方面展開(kāi)研究，以期進(jìn)一步提升低風(fēng)速條件下最大功率點(diǎn)跟蹤的性能。主要獲得以下結(jié)果:
　　1.探索和分析了最大功率點(diǎn)跟蹤的影響因素及其作用機(jī)理。具體地，將影響跟蹤效果的因素歸為動(dòng)態(tài)性能和跟蹤要求兩大方面，并以此為指導(dǎo)，圍繞湍流特性和風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特性提取出多

3、個(gè)具體的影響因素，包括平均風(fēng)速、湍流強(qiáng)度等。研究結(jié)果表明，湍流特性和風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)都會(huì)影響最大功率點(diǎn)跟蹤的效果。因此，在應(yīng)用最大功率點(diǎn)跟蹤控制時(shí)，需要全面考慮上述因素的影響，并相應(yīng)調(diào)整控制系統(tǒng)參數(shù)。
　　2.針對(duì)湍流導(dǎo)致的自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制中轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)異常的問(wèn)題，對(duì)其搜索范圍進(jìn)行限定。該方法以湍流特性與轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系為指導(dǎo)，設(shè)定轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)的上下限值，以此剔除轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)的異常值。研究結(jié)果表明，該方法能夠提高風(fēng)能捕獲效率。

4、>　　3.對(duì)基于收縮跟蹤區(qū)間的最大功率點(diǎn)跟蹤控制的跟蹤區(qū)間進(jìn)行優(yōu)化。鑒于跟蹤區(qū)間的優(yōu)化與湍流特性具有復(fù)雜的非線性關(guān)系而難以解析描述，本文采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立平均風(fēng)速、湍流強(qiáng)度與最優(yōu)跟蹤區(qū)間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)根據(jù)風(fēng)速動(dòng)態(tài)優(yōu)化跟蹤區(qū)間。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)方法相比，該方法具有更高的風(fēng)能捕獲效率，且具有良好的預(yù)測(cè)精度和泛化能力。
　　4.針對(duì)爬山算法受湍流干擾而出現(xiàn)搜索方向出錯(cuò)的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置最大功率點(diǎn)檢測(cè)和停止機(jī)制，使風(fēng)力機(jī)跟蹤至