變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制策略研究.pdf

1、論文詳細(xì)分析描述了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本運(yùn)行控制策略，并針對風(fēng)力機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的塔架前后振動、塔架左右振動、傳動鏈的扭轉(zhuǎn)振動以及在額定風(fēng)速以下時(shí)由于葉片形狀、質(zhì)量的變化以及仿真計(jì)算的誤差等因素造成的不能確定風(fēng)力機(jī)最優(yōu)槳距角的問題作了詳細(xì)研究，同時(shí)也對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于陣風(fēng)工況下時(shí)機(jī)組關(guān)鍵部位受載情況以及葉輪可能出現(xiàn)的超速運(yùn)行現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并分別提出了相應(yīng)的控制方法。
　　論文中依據(jù)某5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組參數(shù)在美國能源實(shí)驗(yàn)研發(fā)的一款

2、集風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)與載荷計(jì)算于一體的軟件FAST中進(jìn)行建模，并與MATLAB/simulink軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真分析，仿真結(jié)果表明論文中所提出的控制算法是有效的。
　　本論文主要研究的內(nèi)容可分為如下幾章：
　　第一章：緒論。本章介紹了所研究課題的背景，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及它的發(fā)展趨勢做了比較詳細(xì)的介紹。
　　第二章：介紹風(fēng)力機(jī)組變速變槳的運(yùn)行控制原理。分析了風(fēng)力機(jī)組的基本運(yùn)行控制策略，包括如何控制轉(zhuǎn)矩、槳距的變化以及風(fēng)

3、力機(jī)在不同風(fēng)速下的控制方法以及階段的如何切換。
　　第三章：基于FAST和MATLAB/Simulink的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器設(shè)計(jì)。本章主要是在FAST軟件中建立了某5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型，此模型是后續(xù)研究工作的一個(gè)平臺。使用FAST對風(fēng)力機(jī)模型進(jìn)行線性化分析，求得風(fēng)力機(jī)變槳需要的PI參數(shù)以及槳距角在不同風(fēng)速下的增益系數(shù)，仿真結(jié)果表明所求得的參數(shù)能很好的滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)本章中針對風(fēng)電機(jī)組自身阻尼非常小，在運(yùn)行過程中普遍存在塔架振動

4、的問題對塔架前后、側(cè)向振動控制進(jìn)行了研究，并在Simulink中建立仿真模型，仿真結(jié)果表明，該控制方法可以有效降低塔基處的前后、側(cè)向彎矩。
　　第四章：變速變槳風(fēng)力機(jī)的自適應(yīng)變槳控制策略。分析了風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下的主要控制目標(biāo)，并指出了目前眾多確定最優(yōu)槳距角方法中的不足，考慮到風(fēng)力機(jī)在安裝、制造以及在運(yùn)行中參數(shù)的不準(zhǔn)確性以及發(fā)生的變化，提出了基于離散的爬山算法的自適應(yīng)變槳控制技術(shù)，在SIMULINK中搭建模型與FAST進(jìn)行聯(lián)合

5、仿真，結(jié)果表明所提出的自適應(yīng)變槳控制策略能很好的追蹤最優(yōu)槳距角的變化并使風(fēng)力機(jī)的氣動效率最優(yōu)。
　　第五章：使用狀態(tài)空間方法的控制器設(shè)計(jì)。本文利用現(xiàn)代控制理論的有關(guān)方法，結(jié)合線性二次型調(diào)節(jié)技術(shù)(LQR)設(shè)計(jì)了統(tǒng)一變槳控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器以及基于狀態(tài)觀測器和擾動自適應(yīng)控制技術(shù)的獨(dú)立變槳控制器。在 Simulink中搭建模型并與FAST進(jìn)行聯(lián)合仿真，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器都能在不同程度上降低傳動鏈的扭轉(zhuǎn)載荷以及降低葉輪轉(zhuǎn)速的波動從而