兆瓦級風(fēng)電機(jī)組最佳功率控制研究.pdf

1、隨著社會發(fā)展,清潔的可再生能源如風(fēng)能的大力發(fā)展對緩解能源危機(jī)具有十分重要的意義,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)是機(jī)組組成的核心部件,其控制技術(shù)代表著發(fā)電機(jī)組的性能品質(zhì)。本文的研究對象為國產(chǎn)的1.5MW風(fēng)電機(jī)組,對其風(fēng)力發(fā)電低風(fēng)速下最佳功率控制和高風(fēng)速下最佳功率控制做了深入分析,并在MATLAB下進(jìn)行了仿真和分析。
　　 本文以研究風(fēng)速模型和空氣動力學(xué)基礎(chǔ)理論為起點(diǎn),分析風(fēng)電機(jī)組不同風(fēng)速下的工作狀態(tài),介紹風(fēng)機(jī)的原理和模型,設(shè)計模糊控制器,在

2、低風(fēng)速下,將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到最大風(fēng)能捕獲的控制中來。仿真結(jié)果顯示,低風(fēng)速下,風(fēng)機(jī)功率系數(shù)最大并保持恒定?？梢员砻?模糊控制具有較好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。應(yīng)用模糊控制來調(diào)整葉尖速比使得風(fēng)機(jī)捕獲最大風(fēng)能以實(shí)現(xiàn)了低風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組的最佳功率控制的目標(biāo)。
　　 高風(fēng)速下,設(shè)計PID功率控制器,通過調(diào)整槳距角獲得功率平滑,依據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)和目標(biāo),采用了以ITAE(Integraltimeabsoluteerror,誤差絕對值與時間乘積積分

3、)準(zhǔn)則的目標(biāo)函數(shù)來衡量高風(fēng)速下兆瓦級風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的最佳功率控制器的效果,采用IGAE(Immunegeneticalgorithmwithelitis,免疫遺傳算法)來優(yōu)化PID功率控制器,依據(jù)風(fēng)機(jī)功率變化情況來尋找與最優(yōu)抗體對應(yīng)的PID參數(shù),最后獲得最佳功率控制效果。PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),但這種方法過分依賴于控制對象的模型參數(shù),魯棒性較差。針對風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合及風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的

4、復(fù)雜性和使用傳統(tǒng)PID控制出現(xiàn)的問題,本文設(shè)計FAPID(FuzzyadaptivePID,模糊自適應(yīng)PID)功率控制器,并基于ITAE準(zhǔn)則,依靠ACSA(Antcolonysystemalgorithm,蟻群系統(tǒng)算法)對FAPID的量化比例因子進(jìn)行優(yōu)化,繼而對整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明兆瓦級風(fēng)電機(jī)組模糊PID功率控制器能將功率穩(wěn)定在額定功率附近,減小了采用PID功率控制器時的功率波動,ITAE值極小,模糊PID控制繼承了常