變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模、仿真及其協(xié)調(diào)優(yōu)化控制.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源利用方式,近年來(lái)在世界范圍內(nèi)獲得了飛速的發(fā)展,其中變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為風(fēng)電研究領(lǐng)域的主流。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50677021)-大型變速風(fēng)力發(fā)電混雜系統(tǒng)全工況優(yōu)化運(yùn)行控制策略研究”、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目(105049)-大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組先進(jìn)控制相關(guān)技術(shù)研究和華北電力大學(xué)211工程三期重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目-風(fēng)力發(fā)電物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及軟件仿真機(jī)的研制為依托,重點(diǎn)對(duì)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)

2、、變流器、傳動(dòng)鏈四大組成部分的建模與控制進(jìn)行了研究,論文主要內(nèi)容及研究成果如下:
　　 (1)運(yùn)用葉素理論、渦流理論修正風(fēng)速及權(quán)系數(shù)分配葉素的改進(jìn)方法,建立了變槳距風(fēng)力機(jī)機(jī)理模型,考慮到風(fēng)剪和塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)力機(jī)模型進(jìn)行了進(jìn)一步修正,得到的新風(fēng)力機(jī)模型不僅具有槳葉翼型適應(yīng)性,而且提高了建模精度,更加符合實(shí)際情況。
　　 (2)分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理、等值電路及穩(wěn)態(tài)相量圖。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用空間矢量理論建立了其空間矢量模

3、型,分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)下定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量的相位關(guān)系,揭示了其交流勵(lì)磁的電磁本質(zhì)。
　　 (3)詳細(xì)分析了變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行區(qū)域和控制目標(biāo),重點(diǎn)闡述了并網(wǎng)控制、最大風(fēng)能追蹤控制和變槳距控制的原理及方法。給出了機(jī)組的仿真模型,并對(duì)其主要工況運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了仿真研究,得到了相應(yīng)的運(yùn)行曲線(xiàn),為風(fēng)力發(fā)電軟件仿真機(jī)奠定了基礎(chǔ)。
　　 (4)建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器高頻混雜模型,運(yùn)用混雜自動(dòng)機(jī)理論對(duì)變流器

4、的PWM調(diào)制過(guò)程進(jìn)行了分析,得到了狀態(tài)變遷集、不變集等重要集合,為利用混雜系統(tǒng)理論分析電力電子線(xiàn)路提供了新思路。針對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的控制,提出了一種基于轉(zhuǎn)子電流空間矢量模值變化率(dAir/dt)的模糊自整定PID改進(jìn)控制策略,仿真結(jié)果表明,該控制策略提高了變流器直流母線(xiàn)電壓的魯棒性。
　　 (5)以最小化穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的波動(dòng)為優(yōu)化目標(biāo),綜合Kalman濾波器、狀態(tài)反饋、最優(yōu)控制等方法,設(shè)計(jì)了一種基于有效風(fēng)速觀(guān)測(cè)器的自適應(yīng)增益調(diào)度L