風力發(fā)電機組建模與變槳距控制研究.pdf

1、風力發(fā)電機組向著大型化、變速運行、變槳距調(diào)節(jié)等技術方向發(fā)展。控制技術是機組安全高效運行的關鍵。本文作為國家自然科學基金項目“大型變速風力發(fā)電混雜系統(tǒng)全工況優(yōu)化運行控制策略研究”(50677021)和教育部重點項目“大型風力發(fā)電機組先進控制相關技術研究”(105049)的組成部分,展開變速變槳距風力發(fā)電機組建模與控制方面的研究。論文研究內(nèi)容可根據(jù)這兩個項目分為兩部分,即針對教育部項目研究風力發(fā)電機組氣動部分的建模和變槳距控制,針對國家自然

2、科學基金項目研究混雜系統(tǒng)理論在風力發(fā)電機組建模與控制中的應用,主要研究成果如下:
　　1.針對已有風速建模方法的局限性，利用實測風速樣本數(shù)據(jù)進行了基于高階統(tǒng)計量時間序列的風速建模與仿真，不但解決了由統(tǒng)計學風速特性無法建立多種風速模型的問題，而且應用高階統(tǒng)計量理論消除了把自然風等同于理想高斯過程帶來的誤差，抑制了風速樣本數(shù)據(jù)中的測量噪聲。與傳統(tǒng)時間序列建模方法的仿真對比充分說明了所建模型的優(yōu)越性。
　　2.討論和比較了兩種風輪

3、建模的基本方法:一種是基于葉素理論的建模，另一種是基于槳葉空氣動力學的機理建模。針對以上兩種方法建模時遇到的問題，在前一種方法中運用權系數(shù)來分隔槳葉的葉素，而后一種方法充分考慮了尾渦流效應的影響，更加合理和精確的建立的氣動模型。
　　3.通過分析風力機運行特性和變槳距控制要求，采用將模糊一PI與動態(tài)前饋相結合的復合控制方法進行變槳距控制。模糊控制解決了系統(tǒng)模型難以精確建立的困難，與PI控制復合使用提高了控制精度。將主要外擾—風速作

4、為前饋控制量，去除了風速隨機變化對系統(tǒng)動態(tài)控制品質(zhì)的影響，也從另一方面提高了變槳距系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。利用考慮尾渦效應的機組動態(tài)模型進行仿真驗證，結果表明了所提出方法的有效性與實用性。
　　4.通過分析風力發(fā)電系統(tǒng)特性，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出混雜系統(tǒng)的典型特征?；诨祀s自動機理論建立了風電機組的混雜動態(tài)模型，同時根據(jù)風力發(fā)電機組控制策略設計了全程混雜控制系統(tǒng)。仿真結果表明所建混雜模型可以實現(xiàn)風電機組的全程模擬，混雜控制系統(tǒng)能夠滿足風電