風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)的能源緊缺和環(huán)境惡化促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于可以在較大范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速，跟隨風(fēng)速變化，保持最佳葉尖速比，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，因而成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較多采用的查表法或PI控制不能取得滿(mǎn)意的控制效果，現(xiàn)有的非線性方法算法復(fù)雜，計(jì)算量大，難以在實(shí)際工業(yè)中實(shí)現(xiàn)。目前對(duì)能夠支持高級(jí)控制算法驗(yàn)證的風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真平臺(tái)的研究還較少。因此對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和使用價(jià)值。

2、>　　本文以保持最佳葉尖速比為控制目標(biāo)，提出了改進(jìn)的虛擬未建模動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的PI控制方法，開(kāi)發(fā)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制軟件仿真平臺(tái)和半實(shí)物仿真平臺(tái)，對(duì)所提方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，說(shuō)明了算法的有效性。所進(jìn)行的主要研究工作有:
　　(1)針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)不確定性、強(qiáng)擾動(dòng)和強(qiáng)非線性的特點(diǎn)，提出虛擬未建模動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉尖速比PI控制算法，該算法由PI控制器，虛擬未建模動(dòng)態(tài)估計(jì)及補(bǔ)償器，前饋補(bǔ)償器和濾波器構(gòu)成，能夠削弱風(fēng)速擾動(dòng)及虛擬

3、未建模動(dòng)態(tài)對(duì)控制效果的影響，提高系統(tǒng)跟蹤性能，具有簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。與一種狀態(tài)反饋非線性控制方法的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了所提算法的有效性。
　　(2)為將虛擬未建模動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的PI控制方法應(yīng)用于真實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，給出了實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)與葉尖速比函數(shù)關(guān)系擬合方法，解決了機(jī)理模型的不確定性。
　　(3)針對(duì)風(fēng)速計(jì)存在較大測(cè)量偏差的問(wèn)題，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身作為風(fēng)速測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波器和Newton-Raphson算

4、法的風(fēng)速估計(jì)器對(duì)風(fēng)速進(jìn)行估計(jì)，以該風(fēng)速估計(jì)值計(jì)算參考轉(zhuǎn)速可以提高系統(tǒng)風(fēng)能捕獲能力，同時(shí)以其作為前饋輸入來(lái)提高系統(tǒng)抗擾動(dòng)性能。
　　(4)為驗(yàn)證算法性能，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)，采用了真實(shí)的工業(yè)控制器，由虛擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)模塊、通信接口模塊、信號(hào)處理模塊、控制器模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視模塊等組成，具備Simulink編程接口，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)高級(jí)控制算法的工業(yè)可實(shí)現(xiàn)性提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成了本文所提方法的仿真