變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最大風(fēng)能捕獲與恒功率控制研究.pdf

1、近年來,化石能源資源的枯竭和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題引起了世界各國的廣泛關(guān)注,為了促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)和社會(huì)就業(yè)率的增加,許多國家投入大量資金和人力進(jìn)行可再生能源的開發(fā)。由于風(fēng)力發(fā)電最具有大規(guī)模商業(yè)開發(fā)價(jià)值,使其在眾多可再生能源開發(fā)中獲得。陜速發(fā)展。由于風(fēng)電裝機(jī)容量大幅增加,設(shè)計(jì)良好最大風(fēng)能捕獲控制策略對(duì)提高風(fēng)能利用效率的影響更加顯著。
　　 在額定風(fēng)速以上時(shí),風(fēng)電機(jī)組過大功率波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組機(jī)械和電氣部件的損傷,因此設(shè)計(jì)良好的恒功

2、率控制策略尤為重要。因?yàn)樽兯俸泐l雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有其獨(dú)特的優(yōu)勢,本文針對(duì)變速恒頻雙饋風(fēng)電機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲控制和恒功率控制展開研究。
　　 論文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成及其各部分的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡單介紹,然后,推導(dǎo)了風(fēng)力發(fā)電系的數(shù)學(xué)模型,為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。
　　 為了提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率,在額定風(fēng)速以下時(shí)需要通過發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)改變風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速,使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行于最優(yōu)葉

3、尖速比狀態(tài),實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲。傳統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲控制策略往往是將發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩作為控制變量,沒有考慮電磁轉(zhuǎn)矩的具體實(shí)現(xiàn)問題。由于雙饋電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)可直接通過轉(zhuǎn)子電壓的控制來實(shí)現(xiàn),為此,本文直接設(shè)計(jì)通過雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的算法的新策略,所提控制算法利用狀態(tài)估計(jì)理論對(duì)風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩進(jìn)行估計(jì),而后利用風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速和空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系,通過牛頓迭代算法獲得了有效風(fēng)速信號(hào),解決了風(fēng)速難以準(zhǔn)確測量這一問題。另

4、外,針對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)中通常會(huì)有噪聲的存在以及雙饋電機(jī)參數(shù)在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生變化這一事實(shí),在仿真驗(yàn)證時(shí)有效考慮了這兩個(gè)因素對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性的系統(tǒng),我們利用了基于微分幾何的狀態(tài)反饋線性化理論進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,所提控制策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲和電機(jī)銅耗最小的目標(biāo),而且對(duì)擾動(dòng)具有一定的魯棒性。
　　 由于在額定風(fēng)速以上時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制目標(biāo)由最大風(fēng)能捕獲控制轉(zhuǎn)變?yōu)楹愎β士刂?論文首先