永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)傳動鏈載荷控制研究.pdf

1、當(dāng)前，煤炭、石油等不可再生的能源是支撐人類生活的重要能源。然而，伴隨著全球人口數(shù)量、經(jīng)濟的不斷快速增長，人類生活中對能源資源的需求量也在不斷的急速上升，由于這些資源都是屬于不可再生的能源，它們的儲存量也是十分有限的，因此，世界能源的短缺問題也越來越受到大家的重視。這時，風(fēng)能作為一種無污染、可再生的能源得到了眾多的青睞，并且世界各相關(guān)部門都己對風(fēng)力發(fā)電項目投入大量精力的研究。當(dāng)今風(fēng)電機組的主流機型為變速變槳風(fēng)力發(fā)電機組。然而，伴隨機組單機

2、容量的增大，以及風(fēng)速變化的隨機性使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)傳動鏈的載荷特性也變得非常復(fù)雜，甚至對風(fēng)力發(fā)電機組的使用壽命造成了嚴重影響。
　　因此，本文以永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組為對象，通過分析整體風(fēng)力機的結(jié)構(gòu)以及其氣動特性，綜合考慮了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度及控制目標，最終選取了風(fēng)力發(fā)電機組的兩質(zhì)量塊等效模型，建立其狀態(tài)空間方程。針對低風(fēng)速近額定風(fēng)速區(qū)域，機組因反饋信號存在的遲滯導(dǎo)致發(fā)電機功率以及轉(zhuǎn)速波動、機組載荷增大等控制問題進行了研究。在研究了傳

3、統(tǒng)變槳距控制策略后，本文提出了將傳統(tǒng)PID變槳距控制與基于風(fēng)擾動的自適應(yīng)前饋補償控制策略相結(jié)合的變槳控制策略。自適應(yīng)前饋補償控制策略是根據(jù)隨機風(fēng)速的實時變化量，控制器給出最佳的槳距角修正量，與傳統(tǒng)PID變槳距控制器輸出的參考槳距角相加，將其整體作為變槳執(zhí)行機構(gòu)的槳距角設(shè)定值，在線實現(xiàn)了對槳距角參考值的動態(tài)補償修正。仿真表明：當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時，前饋補償變控制器能夠快速使風(fēng)力機的輸出轉(zhuǎn)矩保持在額定轉(zhuǎn)矩附近，減小風(fēng)機轉(zhuǎn)速波動以及風(fēng)電機組傳

4、動鏈扭振，從而降低風(fēng)電機組承受的氣動載荷使得系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)。
　　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為一個強非線性、強干擾以及強耦合的多輸入多輸出系統(tǒng)，通常采用的系統(tǒng)模型只能夠在局部范圍內(nèi)具有很好地控制效果。在額定風(fēng)速以上時，采用多模型預(yù)測控制，將此段風(fēng)速區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域，根據(jù)各個區(qū)域的控制要求，選取系統(tǒng)的多個穩(wěn)定運行工作點，對其進行線性化處理，得到系統(tǒng)的線性化模型，建立系統(tǒng)的模型庫并單獨設(shè)計其預(yù)測控制器，根據(jù)設(shè)計的切換算法切換到與系統(tǒng)最匹配