【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,風(fēng)能作為一種綠色新型的可再生資源備受社會各界人士的青睞,在風(fēng)能利用的過程中,偏航系統(tǒng)發(fā)揮著極其重要的作用,它具有很高的抗干擾能力和穩(wěn)定性。本文以兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)為對象,針對偏航控制系統(tǒng)中最大風(fēng)能獲取的問題展開探討,通過優(yōu)化偏航控制系統(tǒng)來改進風(fēng)電機組的使用效果。文章首先闡述了風(fēng)電機組和偏航系統(tǒng)的工作原理及其具體的控制過程等基本理論,為最大程度地捕獲風(fēng)能,本文關(guān)于不同的風(fēng)向變化范圍設(shè)計了相應(yīng)的控制策略并進行了優(yōu)化設(shè)計。針對風(fēng)向變化大于?15°的大范圍變化情況,采用傳統(tǒng)的風(fēng)向標(biāo)傳感器控制策略,分別使用30s平均風(fēng)向和1min平均風(fēng)向的方法來提高風(fēng)向標(biāo)的測量數(shù)據(jù)精度。并設(shè)計出了風(fēng)向標(biāo)控制的偏航系統(tǒng)控制策略及具體控制流程,在此基礎(chǔ)上搭建了風(fēng)向標(biāo)控制的偏航控制器的仿真模型,并進行了仿真驗證,從優(yōu)化的結(jié)果來看本文所采用的優(yōu)化方法具有較好的效果。針對風(fēng)向變化小于?15°的小范圍變化情況,本文在功率控制的基礎(chǔ)上引入了爬山算法,提出了基于爬山算法的偏航系統(tǒng)控制策略。設(shè)計出了爬山算法的功率控制過程和偏航控制的整體流程。在此基礎(chǔ)上,本文分別對葉輪機械、變槳控制器和扭矩控制器等模型進行分析并建立了對應(yīng)的仿真模型,進而搭建出了風(fēng)電機組的整機控制系統(tǒng),并聯(lián)合建立了風(fēng)電機組偏航控制系統(tǒng)的整機仿真模型。然后在MATLAB/Simulink仿真平臺上對發(fā)電機功率做了仿真驗證,按照爬山算法的搜索計算結(jié)果,可以看出本文引入的爬山算法具有一定的可行性和有效性。
【圖文】：

進行分析和控制的。采取這樣的方式一方面可以提高偏航系統(tǒng)的對風(fēng)精度，彌補測量的實際誤差，而另一方面，由于風(fēng)向標(biāo)測量的分辨率比較低，一般只有幾度大小，風(fēng)向標(biāo)在小范圍內(nèi)的角度測量就失去了作用。那么，本文在分析研究的過程里也采用 30s 和 1min 平均風(fēng)向的角度差為準(zhǔn)進行的，，并且分別采用的符號為T _ 30s_avg和 T _1min_avg。采樣周期記為 ，單次測得的風(fēng)向值記為 V (n)，那么在 30s 和 1min 內(nèi)的測量次數(shù)分別為 n _ 30s 30/T和 n _ 1min 60/T，那么就有：nsVnTsnsn_30()_30_avg_301 （3-1）_1m i n()_1m i n a_ v g_1m i n1nVnTnn （3-2）收集數(shù)據(jù)進行處理，可以得到控制器采集的風(fēng)向角變化圖如圖 3-1 所示：

圖 3-2 30s 內(nèi)平均風(fēng)向角變化圖圖 3-3 1min 內(nèi)平均風(fēng)向角變化圖由上圖可以看出，經(jīng)過 30s 平均以后風(fēng)向角大小變?yōu)?150°至 180°，經(jīng)過1min 平均以后風(fēng)向角大小變?yōu)?155°至 165°。由此可見，經(jīng)過平均以后風(fēng)向角的變化范圍逐漸縮小了，即在一定程度上提高了對風(fēng)的精度。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

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本文編號：2627345