变速恒频风电系统最大风能追踪控制研究

论文摘要

风力发电系统是一个复杂的非线性、多变量、耦合系统。为了获得最大风能,本文提出了变论域模糊自适应控制与矢量控制相结合的控制策略。首先在分析风力发电机组工作原理的基础上,根据坐标变换理论建立双馈异步发电机在两相旋转坐标系下的数学模型；然后分析其输出机械功率和转速的特性关系,建立了变速恒频风电系统最大风能捕获的控制系统。最终提出了变论域模糊自整定PI功率控制策略,此方案减少了论域的设定以及模糊规则的设定对专家经验的依赖性,提高了控制精度。在风速低于额定风速条件下,对风力机输入随机风速进行最大风能追踪控制仿真研究。仿真结果表明,本文所设计的控制器较有很好的动态性稳态性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 风力发电的现状与发展
• 1.2.1 国内外风电的现状与发展
• 1.2.2 变速恒频风电技术的现状
• 1.3 最大风能追踪控制技术的研究
• 1.3.1 最大风能追踪控制技术
• 1.3.2 存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 变速恒频风力发电机组模型的建立
• 2.1 变速恒频风力发电技术
• 2.1.1 双馈异步发电机的基本原理
• 2.1.2 不同风速下机组的运行状态分析
• 2.2 风力机的丛础理论
• 2.2.1 风力机的工作特性
• 2.3 双馈异步发电机的数学模型
• 2.3.1 三相静止坐标系下的电机模型
• 2.3.2 坐标变换的基本概念
• 2.3.3 同步旋转坐标系下的电机模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 最大风能追踪控制策略研究及系统仿真
• 3.1 最大风能追踪控制策略
• 3.1.1 变速机组的最大风能追踪
• 3.1.2 功率控制的最大风能追踪过程
• 3.1.3 最大风能追踪控制算法
• 3.2 变速恒频风电机组控制系统仿真
• 3.2.1 风电系统主要部分模块搭建
• 3.2.2 仿真
• 3.3 本章小结
• 第四章 模糊控制在最大风能追踪中的应用
• 4.1. 整体控制策略的制定
• 4.2 模糊自整定PI控制器的设计
• 4.2.1 模糊控制的原理
• 4.2.2 控制器的设计
• 4.2.2.1 输入、输出量及其隶属函数的确定
• 4.2.2.2 模糊控制规则表的确定
• 4.2.2.3 仿真
• 4.3 变论域模糊自整定PI控制器的设计
• 4.3.1 变论域思想
• 4.3.2 伸缩因子的选择
• 4.3.3 最大风能追踪变论域模糊控制器的设计
• 4.4 最大风能追踪仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表的学术论文和科研情况