風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模與變槳距控制研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向著大型化、變速運(yùn)行、變槳距調(diào)節(jié)等技術(shù)方向發(fā)展。控制技術(shù)是機(jī)組安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“大型變速風(fēng)力發(fā)電混雜系統(tǒng)全工況優(yōu)化運(yùn)行控制策略研究”(50677021)和教育部重點(diǎn)項(xiàng)目“大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組先進(jìn)控制相關(guān)技術(shù)研究”(105049)的組成部分,展開變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模與控制方面的研究。論文研究內(nèi)容可根據(jù)這兩個(gè)項(xiàng)目分為兩部分,即針對教育部項(xiàng)目研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組氣動(dòng)部分的建模和變槳距控制,針對國家自然

2、科學(xué)基金項(xiàng)目研究混雜系統(tǒng)理論在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模與控制中的應(yīng)用,主要研究成果如下:
　　1.針對已有風(fēng)速建模方法的局限性，利用實(shí)測風(fēng)速樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了基于高階統(tǒng)計(jì)量時(shí)間序列的風(fēng)速建模與仿真，不但解決了由統(tǒng)計(jì)學(xué)風(fēng)速特性無法建立多種風(fēng)速模型的問題，而且應(yīng)用高階統(tǒng)計(jì)量理論消除了把自然風(fēng)等同于理想高斯過程帶來的誤差，抑制了風(fēng)速樣本數(shù)據(jù)中的測量噪聲。與傳統(tǒng)時(shí)間序列建模方法的仿真對比充分說明了所建模型的優(yōu)越性。
　　2.討論和比較了兩種風(fēng)輪

3、建模的基本方法:一種是基于葉素理論的建模，另一種是基于槳葉空氣動(dòng)力學(xué)的機(jī)理建模。針對以上兩種方法建模時(shí)遇到的問題，在前一種方法中運(yùn)用權(quán)系數(shù)來分隔槳葉的葉素，而后一種方法充分考慮了尾渦流效應(yīng)的影響，更加合理和精確的建立的氣動(dòng)模型。
　　3.通過分析風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性和變槳距控制要求，采用將模糊一PI與動(dòng)態(tài)前饋相結(jié)合的復(fù)合控制方法進(jìn)行變槳距控制。模糊控制解決了系統(tǒng)模型難以精確建立的困難，與PI控制復(fù)合使用提高了控制精度。將主要外擾—風(fēng)速作

4、為前饋控制量，去除了風(fēng)速隨機(jī)變化對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制品質(zhì)的影響，也從另一方面提高了變槳距系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。利用考慮尾渦效應(yīng)的機(jī)組動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明了所提出方法的有效性與實(shí)用性。
　　4.通過分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特性，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出混雜系統(tǒng)的典型特征。基于混雜自動(dòng)機(jī)理論建立了風(fēng)電機(jī)組的混雜動(dòng)態(tài)模型，同時(shí)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略設(shè)計(jì)了全程混雜控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明所建混雜模型可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的全程模擬，混雜控制系統(tǒng)能夠滿足風(fēng)電