本文關(guān)鍵詞：風力發(fā)電變槳距控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：世界經(jīng)濟在當下快速發(fā)展，人類對能源的需求與日俱增，可再生能源的開發(fā)和利用已扮演著不可或缺的角色。風能在所有新能源中發(fā)展前景最佳，因為它取之不盡、用之不竭，并且是無污染、可再生的綠色能源。很多國家已經(jīng)把風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)納入了國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。高效、可靠的風力發(fā)電技術(shù)已在世界能源領(lǐng)域開始普及。風力發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一—變槳距控制，可以充分利用風能，得到平穩(wěn)的功率輸出，因此深入研究風力發(fā)電變槳距控制技術(shù)，對于風能開發(fā)和風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文首先從風力發(fā)電的風能理論入手，分析貝茲理論、風力機性能指標，，了解變槳距控制原理和變槳距控制的兩種方法，建立風力發(fā)電系統(tǒng)模型。由于風力發(fā)電系統(tǒng)具有強非線性、時變不確定性等特點，傳統(tǒng)的PID控制器在風力發(fā)電變槳距控制中難以獲得理想的控制效果；風有不穩(wěn)定性、隨機性的特點，很難建立精確的被控對象的數(shù)學模型，并且由于風切效應(yīng)和塔影效應(yīng)的影響，每個槳葉所受風速也不同。針對上述問題，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計基于云模型的變槳距控制器，且在統(tǒng)一變槳距控制基礎(chǔ)上設(shè)計基于槳葉角權(quán)系數(shù)分配的獨立變槳距控制系統(tǒng)。運用Matlab/Simulink軟件和RT-LAB仿真實驗平臺進行建模仿真。仿真結(jié)果表明，基于云模型的獨立變槳距控制不僅能夠得到穩(wěn)定的輸出功率，并且響應(yīng)速度快，有效抑制超調(diào)，在風速隨機突變后也可以得到很好的控制。 在設(shè)計變槳距控制器的基礎(chǔ)上，分析電動變槳距和液壓變槳距各自特點，通過了解電動變槳距伺服控制的結(jié)構(gòu)、原理及伺服電機的選擇，設(shè)計電動變槳距伺服控制系統(tǒng)。首先基于TMS320F2812DSP的硬件設(shè)計包括主電路、驅(qū)動電路、檢測電路、通信電路等電路的硬件設(shè)計；其次，運用比較新穎的軟件設(shè)計方法，通過所設(shè)計的基于云模型的變槳距控制系統(tǒng)的Matlab/Simulink模型，運用Real Time Workshop直接生成代碼，實現(xiàn)基于DSP的軟件設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：風力發(fā)電 變槳距控制 PID控制 云模型 RT-LAB 伺服控制
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM614;TM921.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題的背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國內(nèi)風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國內(nèi)外變槳距控制技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 傳統(tǒng)控制策略13-14
• 1.3.2 改進控制策略14-15
• 1.4 課題研究的意義15
• 1.5 本文的主要研究工作15-17
• 第二章 風力發(fā)電機組變槳距控制理論概述17-25
• 2.1 風力發(fā)電中的風能理論17-22
• 2.1.1 風能計算17-18
• 2.1.2 貝茲極限理論18-19
• 2.1.3 風力機特性指標19-21
• 2.1.4 風速特性分析21-22
• 2.2 風力發(fā)電機組變槳距控制概述22-24
• 2.2.1 變槳距和定槳距控制方式比較22
• 2.2.2 槳距角調(diào)節(jié)原理22-23
• 2.2.3 變槳距控制的控制方法23-24
• （1）統(tǒng)一變槳距控制23-24
• （2）獨立變槳距控制24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 變槳距控制系統(tǒng)的建模與仿真分析25-35
• 3.1 變槳距風力發(fā)電系統(tǒng)建模25-27
• 3.1.1 風能利用系數(shù)C p模型25-26
• 3.1.2 風輪模型26
• 3.1.3 發(fā)電機模型26
• 3.1.4 傳動系統(tǒng)模型26-27
• 3.1.5 變槳距執(zhí)行機構(gòu)模型27
• 3.2 基于槳葉方位角權(quán)系數(shù)分配的獨立變槳距控制系統(tǒng)設(shè)計27-28
• 3.3 變槳距控制系統(tǒng)仿真分析28-33
• 3.3.1 PID 控制器28-29
• 3.3.2 統(tǒng)一變槳距風力發(fā)電系統(tǒng)模型29-31
• 3.3.3 獨立變槳距控制系統(tǒng)模型31-32
• 3.3.4 同種控制策略下的兩種控制方式的仿真分析32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 變槳距控制器的設(shè)計與仿真分析35-45
• 4.1 模糊 PID 控制器35-36
• 4.1.1 模糊控制35-36
• 4.1.2 模糊 PID 控制器36
• 4.2 基于云模型的控制器設(shè)計36-39
• 4.2.1 云模型36
• 4.2.2 基于云模型的模糊推理 PID 控制器36-39
• 4.3 仿真分析39-44
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速控制39-41
• 4.3.2 變槳距控制41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第五章 電動變槳距伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計45-57
• 5.1 變槳距伺服控制的分類45-47
• 5.1.1 液壓變槳距控制45
• 5.1.2 電動變槳距控制45-46
• 5.1.3 電動變槳距系統(tǒng)運行過程46-47
• 5.1.4 伺服電機的選擇47
• 5.1.5 無刷直流電機 PWM 控制原理47
• 5.2 電動變槳距伺服控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計47-53
• 5.2.1 設(shè)計方案47-48
• 5.2.2 DSP 最小系統(tǒng)48
• 5.2.3 主電路設(shè)計48-50
• 5.2.4 霍爾傳感器信號整形電路50
• 5.2.5 轉(zhuǎn)速檢測電路50-51
• 5.2.6 相電流檢測電路51-52
• 5.2.7 通信電路52-53
• 5.3 電動變槳距伺服控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53-55
• 5.3.1 DSP 軟件開發(fā)環(huán)境53
• 5.3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-59
• 參考文獻59-62
• 發(fā)表論文和科研情況說明62-63
• 致謝63-64

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5 徐s

本文編號：642756