本文關鍵詞：MW級永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的變槳距控制策略，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國風電行業(yè)發(fā)展非常迅速,風力發(fā)電機組也是趨于大型化、智能化。隨著風力發(fā)電機組單機容量和風力發(fā)電在電網(wǎng)中所占比重不斷增大,為維持電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行,迫切需要對風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略進行改進,使風電從波動大、可靠性低的“劣電”改善為穩(wěn)定、可靠的“優(yōu)電”。大型的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)是一個大慣性、純滯后的非線性系統(tǒng),在此系統(tǒng)中,變槳距控制是其核心控制部分之一。變槳距控制不僅關系著風力發(fā)電系統(tǒng)輸出電能的質量,更決定機組能否正常運行。其變槳控制系統(tǒng)具有高階非線性、強耦合的特點。為穩(wěn)定風力發(fā)電機組輸出有功功率,目前,風電領域常采用傳統(tǒng)PID控制方法進行變槳距控制。PID控制方法簡單易于操作,但在實際應用中,由于風電系統(tǒng)易受隨機性大擾動影響,且風力發(fā)電系統(tǒng)精確模型難以確立,所以其控制精度與預期相去甚遠,這對風電的并網(wǎng)、消納極為不利,這也是電力系統(tǒng)中風電消納、新能源接入的瓶頸所在。本文在對永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理研究的基礎上,建立風輪機模型,傳動系統(tǒng)模型、變槳距系統(tǒng)模型、永磁同步發(fā)電機模型和變流器模型,并且在分析永磁直驅同步風力發(fā)電系統(tǒng)運行特性的基礎上,對PID控制、非線性最優(yōu)控制和代數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡控制等控制算法進行了研究,得到各控制算法在永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)中的控制特點,并且針對各控制策略的控制特點,將PID控制分別與非線性最優(yōu)控制、代數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡相結合,構成兩種新型控制策略,此外,在文中應用蟻群算法對PID控制器參數(shù)進行了優(yōu)化,確立非線性最優(yōu)控制與PID控制結合的閾值,并且將優(yōu)化后的PID參數(shù)作為代數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡的初值。最后,根據(jù)文中所提出的變槳距控制策略,設計對應的控制器,運用MATLAB平臺中的Simulink工具,對系統(tǒng)在階躍風速和全風速兩種工況下進行分析,結果表明本文所提出的兩種新型控制策略在永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)中可以獲得良好的控制效果,實現(xiàn)功率輸出更為平穩(wěn)、恒定。
【關鍵詞】：風力發(fā)電 變槳距控制 PID控制 非線性最優(yōu)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景與意義10-13
• 1.1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.2 課題研究意義11-13
• 1.2 風力發(fā)電技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢13-15
• 1.2.1 風力發(fā)電系統(tǒng)目前主要機型13-14
• 1.2.2 變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)14-15
• 1.3 風力發(fā)電系統(tǒng)功率控制調節(jié)方式15-16
• 1.3.1 失速調節(jié)15-16
• 1.3.2 變槳距調節(jié)16
• 1.4 國內外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢16-20
• 1.4.1 國內外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀16
• 1.4.2 目前風力發(fā)電存在問題16-18
• 1.4.3 變槳距控制策略研究現(xiàn)狀與存在問題18-19
• 1.4.4 風力發(fā)電技術未來發(fā)展趨勢19-20
• 1.5 本文主要內容20-22
• 第二章 永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)原理22-34
• 2.1 風力發(fā)電系統(tǒng)基本原理22
• 2.2 永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)結構分析22-24
• 2.3 風輪機空氣動力學分析24-27
• 2.3.1 風能計算25
• 2.3.2 貝茨理論25-27
• 2.4 風力發(fā)電系統(tǒng)變槳距原理27-29
• 2.5 變槳距執(zhí)行機構29-30
• 2.5.1 液壓變槳距控制系統(tǒng)29-30
• 2.5.2 電動變槳距控制系統(tǒng)30
• 2.6 風力發(fā)電機組運行區(qū)間分析30-32
• 2.7 本章小結32-34
• 第三章 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)建模34-54
• 3.1 空氣動力學模型建立34-36
• 3.2 傳動系統(tǒng)模型36
• 3.3 槳距角執(zhí)行機構模型36-37
• 3.4 永磁同步發(fā)電機模型37-42
• 3.4.1 靜止三相坐標軸系下的數(shù)學模型37-39
• 3.4.2 相變換39-41
• 3.4.3 整流子變換41-42
• 3.5 全功率變流器模型42-51
• 3.5.1 機側變流器模型建立43-48
• 3.5.2 網(wǎng)側變流器模型建立48-51
• 3.6 本章小結51-54
• 第四章 永磁風力發(fā)電系統(tǒng)變槳距控制算法研究54-80
• 4.1 PID控制工作原理54-58
• 4.1.1 位置式PID控制器55-56
• 4.1.2 增量式PID控制器56-57
• 4.1.3 數(shù)字式PID控制的算法實現(xiàn)57-58
• 4.2 非線性最優(yōu)控制與PID控制相結合新型控制策略58-67
• 4.2.1 精確反饋線性化58-62
• 4.2.2 基于精確線性化的非線性最優(yōu)控制器設計62-63
• 4.2.3 非線性最優(yōu)與PID控制結合的變槳距控制策略63-65
• 4.2.4 基于蟻群算法對閾值以及PID控制器參數(shù)優(yōu)化設計65-67
• 4.3 新型神經(jīng)網(wǎng)絡控制策略67-78
• 4.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡67-69
• 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法缺陷69-71
• 4.3.3 代數(shù)神經(jīng)算法基本原理71-75
• 4.3.4 計算實例75-76
• 4.3.5 代數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器76-78
• 4.4 本章小節(jié)78-80
• 第五章 風力發(fā)電變槳距控制策略分析80-90
• 5.1 模型搭建80-82
• 5.2 控制狀態(tài)分析82-88
• 5.2.1 階躍風速下系統(tǒng)分析82-84
• 5.2.2 全風速條件下系統(tǒng)分析84-88
• 5.3 本章小結88-90
• 第六章 結論與展望90-92
• 6.1 主要結論90-91
• 6.2 進一步研究展望91-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-98
• 攻讀學位期間發(fā)表學術論文目錄98

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邢作霞;陳雷;孫宏利;王哲;;獨立變槳距控制策略研究[J];中國電機工程學報;2011年26期

2 周正葉;洪榮晶;高學海;王學輝;;風電機組變槳距功率簡化計算方法[J];軸承;2011年11期

3 馬忠鑫;潘庭龍;;風電系統(tǒng)獨立變槳距控制綜述[J];微特電機;2011年12期

4 陳雷;孫宏利;邢作霞;;減小塔影效應載荷波動的獨立變槳距控制研究[J];電氣技術;2012年01期

5 賀周耀;段斌;蘇永新;潘嘉琪;龍辛;;基于功率和載荷協(xié)調的變槳距控制策略[J];電工電能新技術;2012年03期

6 姚興佳;劉s，

本文編號：325923