風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)的能源緊缺和環(huán)境惡化促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于可以在較大范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速，跟隨風(fēng)速變化，保持最佳葉尖速比，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，因而成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制領(lǐng)域研究熱點。工業(yè)現(xiàn)場較多采用的查表法或PI控制不能取得滿意的控制效果，現(xiàn)有的非線性方法算法復(fù)雜，計算量大，難以在實際工業(yè)中實現(xiàn)。目前對能夠支持高級控制算法驗證的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真平臺的研究還較少。因此對風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和使用價值。

2、>　　本文以保持最佳葉尖速比為控制目標(biāo)，提出了改進(jìn)的虛擬未建模動態(tài)驅(qū)動的PI控制方法，開發(fā)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制軟件仿真平臺和半實物仿真平臺，對所提方法進(jìn)行了實驗驗證，說明了算法的有效性。所進(jìn)行的主要研究工作有:
　　(1)針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不確定性、強(qiáng)擾動和強(qiáng)非線性的特點，提出虛擬未建模動態(tài)驅(qū)動的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉尖速比PI控制算法，該算法由PI控制器，虛擬未建模動態(tài)估計及補(bǔ)償器，前饋補(bǔ)償器和濾波器構(gòu)成，能夠削弱風(fēng)速擾動及虛擬

3、未建模動態(tài)對控制效果的影響，提高系統(tǒng)跟蹤性能，具有簡單易實現(xiàn)的特點。與一種狀態(tài)反饋非線性控制方法的仿真對比實驗也驗證了所提算法的有效性。
　　(2)為將虛擬未建模動態(tài)驅(qū)動的PI控制方法應(yīng)用于真實風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，給出了實際風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)與葉尖速比函數(shù)關(guān)系擬合方法，解決了機(jī)理模型的不確定性。
　　(3)針對風(fēng)速計存在較大測量偏差的問題，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身作為風(fēng)速測量裝置，設(shè)計了基于卡爾曼濾波器和Newton-Raphson算

4、法的風(fēng)速估計器對風(fēng)速進(jìn)行估計，以該風(fēng)速估計值計算參考轉(zhuǎn)速可以提高系統(tǒng)風(fēng)能捕獲能力，同時以其作為前饋輸入來提高系統(tǒng)抗擾動性能。
　　(4)為驗證算法性能，設(shè)計開發(fā)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)半實物仿真平臺，采用了真實的工業(yè)控制器，由虛擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)模塊、通信接口模塊、信號處理模塊、控制器模塊、實時數(shù)據(jù)監(jiān)視模塊等組成，具備Simulink編程接口，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)高級控制算法的工業(yè)可實現(xiàn)性提供了實驗平臺。在上述實驗平臺上完成了本文所提方法的仿真