首页> 正文

直驱永磁同步风力发电机变桨控制仿真研究

2020-12-08阅读(780)

直驱永磁同步风力发电机变桨控制仿真研究

论文摘要

中国是风力资源相对丰富的国家之一,积极开发利用风能对能源安全有着重要的战略意义,同时在环境保护以及经济增长方面有着重要意义。随着风力发电技术的不断进步,风力发电机组的单机容量也从最初的数十千瓦发展到兆瓦级,同时,计算机和自动控制技术的飞速发展也使从简单的定桨距控制发展到变桨距控制。目前,最常见的大型风力发电机组有双馈型和直驱型,由于直驱型风力发电机组去掉了传动齿轮箱,在大型风力发电机组及海上风电的应用上具有较大的发展潜力。本文以2MW、Z72型直驱永磁同步风力发电机为具体对象,对直驱永磁同步风力发电机组进行建模及仿真研究,并对变桨控制器的控制特性进行研究分析。主要研究内容包括以下几部分。（1）直驱永磁同步风力发电机组建模。在Matlab/Simulink平台上建立永磁同步风力发电机组各个子系统的数学模型,包括转子空气动力转换模型、传动系统模型、电气转换系统模型、塔架动态特性以及变桨驱动系统模型。（2）变桨距控制模型建立。根据风力发电机组的运行特性采用转速反馈控制,建立了变桨距控制系统的传递函数模型,即从桨距角到风力发电机转速的传递函数。该传递函数模型反应了桨距角的变化对风力发电机转速变化的影响。（3）直驱永磁同步风力发电机组变桨控制仿真。针对变桨距控制系统设计了PID控制器、Fuzzy-PID控制器及LKal-Fuzzy-PID控制器,通过Matlab编程仿真分析了各个控制器的控制性能,并对其结果进行了比较分析。其中,PID控制具有9.78%的超调量,Fuzzy-PID控制具有8%的超调量,LKal-Fuzzy-PID具有2.43%的超调量。结果表明,与另外两个控制器相比,LKal-Fuzzy-PID能很好地消除系统的噪声信号,控制性能好,控制无静差,稳定性好等特点,改善了系统的控制效果,表明了该控制方法具有较高的理论价值和实际意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 文献综述
  • 1.1 风力发电概述
  • 1.2 风力发电技术的研究现状
  • 1.2.1 风力发电技术的发展
  • 1.2.2 风力发电技术的国内外现状
  • 1.2.3 各种控制方法在大型风力机控制系统中的研究现状
  • 1.3 仿真技术在风力发电系统中的应用
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 绪论
  • 2.1 选题背景及意义
  • 2.2 研究主要内容
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 风力发电机的基本理论
  • 3.1 风力发电机组概述
  • 3.1.1 风力发电机简介
  • 3.1.2 风力发电机组分类
  • 3.2 变桨控制系统概述
  • 3.2.1 变桨系统
  • 3.2.2 变桨轴承
  • 3.3 风能利用的原理
  • 3.3.1 风功率
  • 3.3.2 升力风机
  • 3.4 水平轴风力机的空气动力学基础
  • 3.4.1 叶素理论
  • 3.4.2 风力发电机的功率与风能利用系数
  • 3.5 桨距角控制
  • 3.5.1 桨距角调节的原理
  • 3.5.2 变桨距控制过程
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 直驱永磁同步风力发电机组建模
  • 4.1 MATLAB/Simulink概述
  • 4.2 直驱永磁同步风力发电机系统概述
  • 4.3 直驱永磁同步风力发电机组模型
  • 4.3.1 转子空气动力转换模型
  • 4.3.2 传动系统模型
  • 4.3.3 电气转换系统模型
  • 4.3.4 塔架动态特性
  • 4.3.5 变桨驱动系统
  • 4.4 直驱风力发电机控制策略
  • 4.4.1 控制目标
  • 4.4.2 桨距角控制
  • 4.4.3 转速控制
  • 4.5 直驱风力发电机组数学模型及仿真
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 变桨距控制模型的建立
  • 5.1 功率控制方法
  • 5.1.1 额定风速以下的桨距角和转矩控制
  • 5.1.2 额定风速以上的桨距角控制和转矩控制
  • 5.2 全功率发电时变桨距控制算法
  • 5.2.1 转速反馈控制
  • 5.2.2 变桨距控制传递函数的建立
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 直驱永磁同步风力发电机组变桨控制仿真
  • 6.1 PID控制仿真
  • 6.1.1 PID控制器基本原理
  • 6.1.2 变桨控制系统仿真
  • 6.2 模糊自适应整定PID控制仿真
  • 6.2.1 模糊自适应整定PID控制的原理
  • 6.2.2 模糊自适应整定PID控制器的设计
  • 6.2.3 变桨控制系统仿真
  • 6.3 基于卡尔曼滤波器的模糊自整定PID控制仿真
  • 6.3.1 卡尔曼滤波器的原理
  • 6.3.2 变桨控制系统仿真
  • 6.4 PID、Fuzzy-PID、LKal-Fuzzy-PID控制效果比较
  • 6.5 本章小结
  • 第7章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 发表论文及参与课题
  • 发表论文
  • 参与课题
  • p、转矩系数Cq随风速v的变化'>附录 功率P、功率系数Cp、转矩系数Cq随风速v的变化

    • 相关论文文献

    • [1].农场用微型风力发电机[J]. 电世界 2008(04)
    • [2].大功率永磁同步风力发电机电磁与温度特性分析[J]. 微电机 2019(11)
    • [3].风式垂直轴风力发电机设计说明书[J]. 科学技术创新 2019(36)
    • [4].大型风力发电机混合塔架冬季施工技术[J]. 建筑施工 2019(12)
    • [5].不同收缩角下伞形风力发电机的模态分析[J]. 排灌机械工程学报 2019(12)
    • [6].电网故障下双馈风力发电机控制改进与仿真[J]. 系统仿真学报 2020(02)
    • [7].浮式风力发电机[J]. 中外能源 2020(02)
    • [8].风力发电机制造企业技术营销一体化工作模式研究[J]. 风能 2019(12)
    • [9].异步风力发电机流动与传热分析及优化设计[J]. 电机与控制应用 2020(04)
    • [10].探析小型风力发电机的使用与故障排除[J]. 科技视界 2020(08)
    • [11].双馈风力发电机无速度传感器控制方法研究[J]. 机电信息 2020(12)
    • [12].浅谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术[J]. 红水河 2020(02)
    • [13].一种实用型家用风力发电机的创新设计研究[J]. 机械工程与自动化 2020(02)
    • [14].永磁风力发电机散热装置的设计与试验[J]. 机械设计与研究 2019(06)
    • [15].小型风力发电机发电能力的研究[J]. 科学技术创新 2020(22)
    • [16].双馈风力发电机并网控制研究[J]. 黑龙江科学 2020(14)
    • [17].双馈风力发电机的特点与功能分析[J]. 集成电路应用 2020(08)
    • [18].双馈风力发电机绝缘系统的热场和热应力场分析研究[J]. 大电机技术 2020(04)
    • [19].浅析风力发电机叶片在结冰工况下覆冰质量计算[J]. 科学咨询(科技·管理) 2020(09)
    • [20].永磁同步风力发电机系统的仿真与分析[J]. 通化师范学院学报 2020(08)
    • [21].近海风力发电机桩基础的动力学研究[J]. 低碳世界 2020(09)
    • [22].风力发电机轴承振动及模态测试分析[J]. 风能 2020(08)
    • [23].双馈风力发电机转轴损伤研究[J]. 船电技术 2020(10)
    • [24].含双馈型风力发电机的电力系统潮流计算[J]. 上海电气技术 2018(04)
    • [25].风电场风力发电机的运行维护研究[J]. 城市建设理论研究(电子版) 2018(27)
    • [26].全球“最环保”轮船装有750kW的风力发电机[J]. 能源与环境 2019(04)
    • [27].小型风力发电机的安装[J]. 黑龙江科学 2019(22)
    • [28].再议中小型风力发电机[J]. 农村牧区机械化 2019(02)
    • [29].风力发电机舱热分析及解决措施研究[J]. 电子世界 2019(22)
    • [30].载荷参数对风力发电机锥形转子系统特征值的影响[J]. 湖南工程学院学报(自然科学版) 2019(04)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    直驱永磁同步风力发电机变桨控制仿真研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5