风力发电机高性能偏航控制系统的研究

论文摘要

能源和环境问题是当今人类生存和发展所面临的最严峻的考验。风力发电是一种清洁的可再生能源,它没有常规能源所造成的环境污染,而且技术成熟,单机容量大,建设周期短。就整个风电系统来说控制技术是机组高效稳定运行的关键,而偏航控制系统是水平轴风电机组控制系统的重要组成部分,本文针对偏航控制系统进行了相应的研究。相比传统的控制策略,本文提出了一种新型的控制策略并取得了比较满意的效果。本文首先对风力发电机组进行了研究,介绍了其结构与功能,接着详细研究了偏航控制系统的组成部分和工作原理。中小型风力发电系统多采用被动迎风偏航控制,而大型风力发电系统多采用主动对风偏航控制。主动偏航主要依靠风向传感器,由于风向传感器位于下风向,易受紊流等不利因素影响,且自身测向精度也不足,因此对风精度不高,从经济角度出发,本文确定了利用风向传感器的模糊控制和不利用风向传感器的功率控制相结合的控制策略,设计出了控制器,给出了程序流程图,提出风向变化范围大于15°时采用模糊控制,而在小于15°范围时则采用不需使用风向传感器的功率控制算法。本文针对1.5MW级的双馈风力发电组给出了偏航电机的计算方法和选择依据,并在Matlab /Simulink上进行了仿真验证,给出了仿真波形图,并且图形效果良好,精度高,证明所选算法的有效性与可行性。

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第一章绪论

1-1 引言

1-2 全球风能产业发展概况

1-2-1 国内外风电制造企业情况

1-2-2 中国风电产业现状

1-3 本文研究内容

第二章风力发电机组系统研究

2-1 风力发电机组发展状况

2-2 风力发电机组系统基本组成及功能

2-2-1 当今主流风电机组

2-2-2 风力发电机组结构

2-3 风力机的特性系数及空气动力学特性

2-3-1 风力机的特性系数

2-3-2 风力机的气动力特性

2-4 本章小结

第三章偏航控制系统研究

3-1 偏航控制系统结构组成

3-2 偏航控制系统的控制过程

3-2-1 自动偏航

3-2-2 人工偏航

3-2-3 90 度侧风

3-2-4 解缆

3-3 本章小结

第四章偏航控制系统控制策略与算法

4-1 偏航模糊控制模型的设计

4-1-1 确定模糊控制器结构

4-1-2 模糊化

4-1-3 建立模糊控制规则或控制算法

4-1-4 确定模糊推理和解模糊化方法

4-1-5 利用Matlab/simulink 仿真

4-2 基于功率控制的偏航控制策略

4-2-1 控制算法研究

4-2-2 控制算法流程步骤

4-2-3 仿真结果与分析

4-3 本章小结

第五章总结与展望

5-1 总结

5-2 展望

附录 A

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果

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