基于模糊理论的风力机独立变桨控制系统设计

论文摘要

随着人类对清洁、可再生能源的需求不断增加，风力发电技术引起了各国的高度关注。随着近年来风力发电机技术的不断提高，风力机的容量不断增大，对风力机在额定转速以上更稳定的运行状态以及如何降低机组的载荷这两个问题上提出了更高的要求。根据目前的风力发电机的技术进展，采用独立变桨控制技术是解决这些问题的有效方法之一。本文在分析了风力发电机组的相关工作原理以及目前国内外风力发电机在变桨距控制领域的技术之后，建立了整个风力发电机组的模型，并基于模糊控制理论，设计了一种独立的模糊变桨距控制器和载荷控制器。在建模的基础上，本文利用Matlab软件进行了系统的仿真分析，从不同角度对模糊控制器的作用进行了仿真。数据表明，在额定风速附近或者突变风速情况下，系统的输出功率能较平稳的保持在额定功率附近；独立变桨控制系统和载荷控制器能够有效的减少系统的载荷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 风力发电的意义与重要性
• §1.2 国内外研究现状与发展趋势
• §1.3 风力发电技术概述
• §1.4 本文的主要内容与工作
• 第二章 变桨距风力发电机理论基础
• §2.1 风力发电机组工作原理
• §2.2 风力机的功率调节方式
• §2.3 空气动力学基础
• 2.3.1 风力机的能量转换过程
• 2.3.2 贝兹理论
• 2.3.3 风力机参数
• §2.4 主要控制方法
• 2.4.1 定桨距控制
• 2.4.2 变桨距控制
• 第三章 统一变桨到独立变桨风力机组的发展
• §3.1 变桨距风力机组特点
• §3.2 液压驱动变桨距系统
• §3.3 电动变桨距驱动系统
• §3.4 两种变桨距驱动系统的比较
• §3.5 统一变桨控制策略的不足
• §3.6 独立变桨距风力机的提出
• 第四章 独立变桨距控制系统设计及建模
• §4.1 变桨距系统的基本理论
• §4.2 独立变桨距风力发电机组建模
• §4.3 叶片载荷控制器
• 4.3.1 空气动力载荷
• 4.3.2 重力载荷
• 4.3.3 惯性载荷
• 4.3.4 载荷的测量与仿真工具
• 第五章 模糊控制理论及模糊控制器设计
• §5.1 模糊控制的发展及特点
• §5.2 模糊控制器设计流程
• 5.2.1 隶属函数的确定
• 5.2.2 模糊化设计
• 5.2.3 模糊控制规则和控制算法的设计
• 第六章 独立变桨距系统MATLAB 仿真
• §6.1 风力发电机组模型基本参数
• §6.2 独立变桨距控制系统仿真
• 6.2.1 运行时的仿真
• 6.2.2 运行时的载荷情况仿真
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果