【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(huì)各界人士的青睞,在風(fēng)能利用的過(guò)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(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)為對(duì)象,針對(duì)偏航控制系統(tǒng)中最大風(fēng)能獲取的問(wèn)題展開(kāi)探討,通過(guò)優(yōu)化偏航控制系統(tǒng)來(lái)改進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的使用效果。文章首先闡述了風(fēng)電機(jī)組和偏航系統(tǒng)的工作原理及其具體的控制過(guò)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(jì)了相應(yīng)的控制策略并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)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(lái)提高風(fēng)向標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)精度。并設(shè)計(jì)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(jìn)行了仿真驗(yàn)證,從優(yōu)化的結(jié)果來(lái)看本文所采用的優(yōu)化方法具有較好的效果。針對(duì)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(jì)出了爬山算法的功率控制過(guò)程和偏航控制的整體流程。在此基礎(chǔ)上,本文分別對(duì)葉輪機(jī)械、變槳控制器和扭矩控制器等模型進(jìn)行分析并建立了對(duì)應(yīng)的仿真模型,進(jìn)而搭建出了風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)控制系統(tǒng),并聯(lián)合建立了風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)的整機(jī)仿真模型。然后在MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)上對(duì)發(fā)電機(jī)功率做了仿真驗(yàn)證,按照爬山算法的搜索計(jì)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(jìn)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(duì)風(fēng)精度，彌補(bǔ)測(cè)量的實(shí)際誤差，而另一方面，由于風(fēng)向標(biāo)測(cè)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(cè)量就失去了作用。那么，本文在分析研究的過(guò)程里也采用 30s 和 1min 平均風(fēng)向的角度差為準(zhǔn)進(jìn)行的，，并且分別采用的符號(hào)為T(mén) _ 30s_avg和 T _1min_avg。采樣周期記為 ，單次測(cè)得的風(fēng)向值記為 V (n)，那么在 30s 和 1min 內(nèi)的測(cè)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(jìn)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(guò) 30s 平均以后風(fēng)向角大小變?yōu)?150°至 180°，經(jīng)過(guò)1min 平均以后風(fēng)向角大小變?yōu)?155°至 165°。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)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(duì)風(fēng)的精度。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM315

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本文編號(hào)：2627345