變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機組最大風(fēng)能捕獲與恒功率控制研究.pdf

1、近年來,化石能源資源的枯竭和日益嚴重的環(huán)境污染問題引起了世界各國的廣泛關(guān)注,為了促進能源產(chǎn)業(yè)升級和社會就業(yè)率的增加,許多國家投入大量資金和人力進行可再生能源的開發(fā)。由于風(fēng)力發(fā)電最具有大規(guī)模商業(yè)開發(fā)價值,使其在眾多可再生能源開發(fā)中獲得。陜速發(fā)展。由于風(fēng)電裝機容量大幅增加,設(shè)計良好最大風(fēng)能捕獲控制策略對提高風(fēng)能利用效率的影響更加顯著。
　　 在額定風(fēng)速以上時,風(fēng)電機組過大功率波動會導(dǎo)致風(fēng)電機組機械和電氣部件的損傷,因此設(shè)計良好的恒功

2、率控制策略尤為重要。因為變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機組具有其獨特的優(yōu)勢,本文針對變速恒頻雙饋風(fēng)電機組的最大風(fēng)能捕獲控制和恒功率控制展開研究。
　　 論文首先對風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成及其各部分的數(shù)學(xué)模型進行了簡單介紹,然后,推導(dǎo)了風(fēng)力發(fā)電系的數(shù)學(xué)模型,為控制系統(tǒng)的設(shè)計做好準(zhǔn)備。
　　 為了提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率,在額定風(fēng)速以下時需要通過發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)改變風(fēng)力機轉(zhuǎn)速,使風(fēng)力機運行于最優(yōu)葉

3、尖速比狀態(tài),實現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲。傳統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲控制策略往往是將發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩作為控制變量,沒有考慮電磁轉(zhuǎn)矩的具體實現(xiàn)問題。由于雙饋電機電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)可直接通過轉(zhuǎn)子電壓的控制來實現(xiàn),為此,本文直接設(shè)計通過雙饋電機轉(zhuǎn)子電壓的調(diào)節(jié)實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的算法的新策略,所提控制算法利用狀態(tài)估計理論對風(fēng)力機的空氣動力轉(zhuǎn)矩進行估計,而后利用風(fēng)速、風(fēng)力機轉(zhuǎn)速和空氣動力轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系,通過牛頓迭代算法獲得了有效風(fēng)速信號,解決了風(fēng)速難以準(zhǔn)確測量這一問題。另

4、外,針對轉(zhuǎn)速信號中通常會有噪聲的存在以及雙饋電機參數(shù)在運行中會發(fā)生變化這一事實,在仿真驗證時有效考慮了這兩個因素對控制系統(tǒng)性能的影響。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個強非線性的系統(tǒng),我們利用了基于微分幾何的狀態(tài)反饋線性化理論進行了控制器的設(shè)計。仿真結(jié)果表明,所提控制策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲和電機銅耗最小的目標(biāo),而且對擾動具有一定的魯棒性。
　　 由于在額定風(fēng)速以上時,風(fēng)力發(fā)電機組的控制目標(biāo)由最大風(fēng)能捕獲控制轉(zhuǎn)變?yōu)楹愎β士刂?論文首先