風力發(fā)電機組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究.pdf

1、由于風能的隨機性、間歇性及波動性大等特點，風力發(fā)電領域依然有很多問題需要進一步深入研究?？刂葡到y(tǒng)作為風力發(fā)電機組能否安全可靠運行的神經(jīng)中樞，對實現(xiàn)其風能最大捕獲、減緩機組疲勞載荷，延長其使用壽命等方面起著舉足輕重的作用。同時，也是影響我國風力發(fā)電機組國產(chǎn)化進程的重要因素之一。該論文依托重慶市重點科技攻關項目“風電機組系統(tǒng)設計關鍵技術”(項目編號：CSTC2007AB3052)，對風力發(fā)電機組的整機建模、控制策略優(yōu)化、控制算法設計及實驗平

2、臺構建等進行了深入研究，論文的主要內容及結果如下：
　　 第一章闡述了世界風力發(fā)電的發(fā)展趨勢，討論了中國風電產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與風險，指出了目前風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和存在的問題，給出了論文的主要內容和結構。
　　 第二章研究了面向控制系統(tǒng)設計的風力發(fā)電機組整機模型。依據(jù)仿真系統(tǒng)中的“模塊化”設計思想，將風力發(fā)電機組劃分為氣動、機械、電氣和槳距系統(tǒng)四個主要功能模塊，并詳細介紹了它們的工作原理和運行特性。特別針對槳距系

3、統(tǒng)提出運用不同的變槳速率限制及動態(tài)尾流補償機制消除其大轉動慣量、滯后等不利因素的影響。
　　 第三章提出一種綜合性能的優(yōu)化控制策略。其主要設計思想：在接近名義工作點之前就開始小范圍的調整槳距角，同時配合轉矩閉環(huán)控制來增加系統(tǒng)在名義工作點的可控性及減緩過渡區(qū)功率波動和瞬時載荷突變的范圍，以尋求在最大風能捕獲和最小機械載荷之間找到一個合適的平衡點。
　　 第四章，為實現(xiàn)對綜合性能優(yōu)化控制策略的最佳跟蹤，設計了三控制器平滑過渡

4、方案。由于過渡區(qū)的時變、非線性、強耦合等特征，傳統(tǒng)的控制算法難以滿足系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能指標。基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的控制方法，具有無需依賴控制對象精確數(shù)學模型和能防止時變、參數(shù)擾動等因素的特性，本文在模糊控制器的基礎上，設計了利用單個神經(jīng)元在線調整模糊控制查詢表的算法。并以1.5WM變速變槳距風力發(fā)電機組為被控對象進行仿真，仿真結果驗證了所提控制策略及控制算法對風力發(fā)電機組整機性能優(yōu)化是一種有效可行的方法。
　　 第五章，為實現(xiàn)風力與

5、風力機之間的柔性連接，依據(jù)風洞設計原理，以軸流式通風機為源動力，自制風道作為氣動通道，搭建了開放式風洞，創(chuàng)造了更加逼近自然條件下風力機運行的實驗環(huán)境。又基于硬件在環(huán)仿真技術設計方法，構建了風力發(fā)電機組實驗平臺。在此基礎上，為實現(xiàn)對風力機最大功率的跟蹤要求，設計了控制系統(tǒng)的硬、軟件結構。通過仿真與實測數(shù)據(jù)的對比，結果表明：設計的控制系統(tǒng)能較好的實現(xiàn)對最大功率的跟蹤，亦很好的說明搭建的實驗平臺具有良好可靠性和可行性。
　　 第六章對