風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大,風(fēng)機(jī)的葉輪半徑越來越大,風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中主要部件受到的載荷已逐漸成為一個影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能和使用壽命的重要因素,因此引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。
　　從目前國內(nèi)外發(fā)表論文的情況來看,對載荷的優(yōu)化控制策略研究尚在理論研究階段,還沒有達(dá)到可實(shí)際應(yīng)用的程度。降低風(fēng)力機(jī)工作過程中受到的載荷,可提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行性能,延長風(fēng)力機(jī)的使用壽命。因此,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷優(yōu)化控制策略研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、>　　疲勞載荷是造成部件老化的主要原因,因此本文的控制目標(biāo)確定為降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中主要受力部件(葉片、傳動鏈、塔架)承受的疲勞載荷。疲勞載荷包括兩個要素:均值和振幅。目前絕大多數(shù)文獻(xiàn)都圍繞著疲勞載荷振幅的優(yōu)化控制展開。這是因?yàn)槠谳d荷的均值對于部件的損耗比起疲勞載荷的振幅對部件損耗的作用要小得多。另外需注意的一點(diǎn)是,對載荷的優(yōu)化很可能要以犧牲其他性能指標(biāo)為代價,如功率控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷和變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷等。因此在設(shè)計載荷優(yōu)化控制策

3、略時,還要同時兼顧其他控制性能指標(biāo)。在不明顯影響其他控制目標(biāo)的條件下,本文針對疲勞載荷的均值和振幅分別設(shè)計了優(yōu)化控制策略。下面對這兩部分工作分別予以介紹。
　　由于風(fēng)速的隨機(jī)性以及風(fēng)機(jī)的非線性特性,適合設(shè)計控制器的載荷模型難以建立。這就使得以系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論等控制理論難以應(yīng)用。而智能控制理論針對上述問題可以提供有效的解決辦法。因此,本文基于智能控制理論,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線建模與傳統(tǒng)控制策略相結(jié)合的方

4、法對風(fēng)機(jī)葉片的疲勞載荷均值進(jìn)行了優(yōu)化,并將控制算法應(yīng)用到風(fēng)機(jī)的非線性模型中,在MATLAB/SIMULINK中進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果顯示,在不明顯影響功率控制效果的前提下,葉片疲勞載荷均值明顯下降。
　　對風(fēng)機(jī)載荷均值的優(yōu)化就是對風(fēng)機(jī)控制信號(當(dāng)風(fēng)機(jī)工作于額定風(fēng)速以上時)均值的尋優(yōu)。而對風(fēng)力機(jī)載荷振幅的優(yōu)化則對應(yīng)控制信號動態(tài)軌跡的尋優(yōu)?；谝陨险J(rèn)識,本文應(yīng)用最優(yōu)控制理論,基于風(fēng)機(jī)在工作點(diǎn)處的線性化模型,以葉片、塔架、傳動鏈疲勞載荷振