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兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究

作　者: 姜海全
导　师: 赵辉
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 风力发电变桨距控制永磁同步电机模糊PID控制器 MATLAB
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 2次
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内容摘要

进入20世纪以来,随着全球经济的快速发展,能源需求迅速增长。各国为了经济的快速发展,甚至不惜以环境为代价。在污染日趋严重、能源极度紧缺的今天,全球范围内的新能源热潮正在展开,一直在新能源技术中处于领先地位的风电技术愈加受到重视。我国风电技术起步较晚,虽然经过近十年的快速发展,在装机总容量和新增装机容量方面,已处于亚洲第一、世界第二的位置。但是我国自主研制的风电机组主要以小型风电机组为主。在大型风电机组技术方面,仍与世界风电大国存在差距。因此,进行大型风电机组技术的研究具有重要的技术经济意义。本文首先从风力机空气动力学研究入手,分析了变桨距控制的基本规律,建立了风电机组的数学模型。随后对电动变桨距系统进行了分析和设计,介绍了电动变桨距系统的结构,建立了电动变桨距永磁同步电机的数学模型。发现风电机组具有多变量、非线性等特点,传统的PID控制器在风力发电的变桨距控制中难以获得较理想的控制效果;而且风本身随机性强,其速度、方向、大小随时间不断变化,这就很难建立精确的被控对象的数学模型。因此,研究兆瓦级风电机组变桨距控制技术,提高变桨距风力机的功率调节对高频风速变化的适应性,是摆在我们面前的重要课题。本文针对大型风电机组需要解决的上述技术难题,采用模糊控制和PID控制相结合控制方法,将模糊控制不需精确的被控对象数学模型、鲁棒性强的优点与传统PID控制结构简单、调整方便的优点相结合。对模糊PID变桨距控制进行了研究,利用工程中常见的离散式查表法设计了变桨距模糊PID控制器。MATLAB仿真实验证明,该控制器改善了传统PID控制器在变桨距控制中存在的鲁棒性差、响应速度慢的问题,取得了良好的控制效果。

兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究

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