基于模糊PID算法的风电机组变桨距控制器设计

【摘要】：风能属于一种随处可见的天然资源,它遍布全球各地,不论何种地形地貌都存在,风能的开发成本相对于火电、水电以及核电较低,经济性较好。在整体电力资源的分布中风电已经占有其一席之地,整个风电系统稳定变得尤为重要,风电稳定性就会直接影响功率的稳定性,而有功功率的变化容易引起整个电网频率的变化,频率偏差较大时会导致人们的生产生活受到影响。因此,保证风电机组稳定的功率输出对整个国民经济有着很大的作用。先确定控制器的整体结构,采用二维速度型控制结构,得出模糊控制的系统框图。接下来是实际量的模糊化过程,从而建立模糊控制的规则表,得出本文设计的总体模糊规则表,最后进行模糊量和实际量之间的转换。操作过程为：如果风力机旋转速度的偏移大小值很大时,这时候应该使风力机桨距角变化量值选择大一些,这样能够非常迅速的抑制风力机转速的误差大小,达到快速控制机组输出功率的平滑性；如果旋转速度的偏移大小值不大时,这时候应该使风力机桨距角变化量值选择小一些,这样能够降低超调量的大小,保证系统的平滑运行。现在常用的变桨距控制系统,在改变风电机组桨距角的基础上实现对风力机桨叶气动性能的改变,调整桨叶和整机的受力,保证风电机组有功功率的平滑输出和特殊情况下能够安全顺桨。本课题基于永磁同步风电机组,通过分析其输出功率的控制方法,从而研究设计出以模糊控制算法为控制原则的控制器,利用相应的控制策略,最终经过综合仿真分析的过程,检验控制器对整个风电机组输出功率控制的有效应用。 【关键词】：风力发电 永磁同步发电机 模糊变桨距
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-12
• 1.1 课题研究的背景意义6-7
• 1.2 国内外的发展概况7-10
• 1.2.1 国内的风电发展状况7-8
• 1.2.2 国外的风电发展状况8-10
• 1.3 课题研究的主要内容10-11
• 1.3.1 研究的基本思路10-11
• 1.3.2 研究的关键技术11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 直驱永磁同步风电机组的数学模型12-25
• 2.1 风电机组的结构12-13
• 2.2 风力机的数学模型13-24
• 2.2.1 风速的数学模型14-15
• 2.2.2 风力机的数学模型15-18
• 2.2.3 传动系统的数学模型18-19
• 2.2.4 执行机构的数学模型19
• 2.2.5 永磁同步机的数学模型19-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 风力机模糊变桨距控制器设计25-34
• 3.1 模糊控制的基本概念和原理25-27
• 3.2 模糊变桨距控制器的设计27-33
• 3.2.1 控制器结构设计27-28
• 3.2.2 实际量的模糊化28-30
• 3.2.3 建立模糊控制规则表30-32
• 3.2.4 输出模糊量到实际量的转换32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 直驱永磁同步风力发电机组功率平滑控制策略34-50
• 4.1 捕获风能控制策略及方法34-36
• 4.2 恒功率风力机静态稳定性的分析36-39
• 4.3 传统控制策略的不足39-41
• 4.4 机组输出功率控制策略41
• 4.5 给定有功功率值的平滑策略41-43
• 4.6 控制器仿真分析43-48
• 4.7 仿真结果分析48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55
• 作者简介55
• 攻读硕士学位期间研究成果55-56

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