風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究.pdf

1、由于風(fēng)能的隨機(jī)性、間歇性及波動性大等特點，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域依然有很多問題需要進(jìn)一步深入研究?？刂葡到y(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否安全可靠運(yùn)行的神經(jīng)中樞，對實現(xiàn)其風(fēng)能最大捕獲、減緩機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組國產(chǎn)化進(jìn)程的重要因素之一。該論文依托重慶市重點科技攻關(guān)項目“風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”(項目編號：CSTC2007AB3052)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整機(jī)建模、控制策略優(yōu)化、控制算法設(shè)計及實驗平

2、臺構(gòu)建等進(jìn)行了深入研究，論文的主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 第一章闡述了世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢，討論了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與風(fēng)險，指出了目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(nèi)容和結(jié)構(gòu)。
　　 第二章研究了面向控制系統(tǒng)設(shè)計的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)模型。依據(jù)仿真系統(tǒng)中的“模塊化”設(shè)計思想，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組劃分為氣動、機(jī)械、電氣和槳距系統(tǒng)四個主要功能模塊，并詳細(xì)介紹了它們的工作原理和運(yùn)行特性。特別針對槳距系

3、統(tǒng)提出運(yùn)用不同的變槳速率限制及動態(tài)尾流補(bǔ)償機(jī)制消除其大轉(zhuǎn)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(shè)計思想：在接近名義工作點之前就開始小范圍的調(diào)整槳距角，同時配合轉(zhuǎn)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(fēng)能捕獲和最小機(jī)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(shè)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(qiáng)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(biāo)?；谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方法，具有無需依賴控制對象精確數(shù)學(xué)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(chǔ)上，設(shè)計了利用單個神經(jīng)元在線調(diào)整模糊控制查詢表的算法。并以1.5WM變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為被控對象進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗證了所提控制策略及控制算法對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)性能優(yōu)化是一種有效可行的方法。
　　 第五章，為實現(xiàn)風(fēng)力與

5、風(fēng)力機(jī)之間的柔性連接，依據(jù)風(fēng)洞設(shè)計原理，以軸流式通風(fēng)機(jī)為源動力，自制風(fēng)道作為氣動通道，搭建了開放式風(fēng)洞，創(chuàng)造了更加逼近自然條件下風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的實驗環(huán)境。又基于硬件在環(huán)仿真技術(shù)設(shè)計方法，構(gòu)建了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實驗平臺。在此基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)對風(fēng)力機(jī)最大功率的跟蹤要求，設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬、軟件結(jié)構(gòu)。通過仿真與實測數(shù)據(jù)的對比，結(jié)果表明：設(shè)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