變速變槳風力發電機組的運行控制策略研究.pdf

1、論文詳細分析描述了風力發電機組的基本運行控制策略，并針對風力機組在運行過程中出現的塔架前后振動、塔架左右振動、傳動鏈的扭轉振動以及在額定風速以下時由于葉片形狀、質量的變化以及仿真計算的誤差等因素造成的不能確定風力機最優槳距角的問題作了詳細研究，同時也對風力發電機組處于陣風工況下時機組關鍵部位受載情況以及葉輪可能出現的超速運行現象進行了研究，并分別提出了相應的控制方法。
　　論文中依據某5MW風力發電機組參數在美國能源實驗研發的一款

2、集風力機設計與載荷計算于一體的軟件FAST中進行建模，并與MATLAB/simulink軟件進行聯合仿真分析，仿真結果表明論文中所提出的控制算法是有效的。
　　本論文主要研究的內容可分為如下幾章：
　　第一章：緒論。本章介紹了所研究課題的背景，對風力發電技術的發展現狀以及它的發展趨勢做了比較詳細的介紹。
　　第二章：介紹風力機組變速變槳的運行控制原理。分析了風力機組的基本運行控制策略，包括如何控制轉矩、槳距的變化以及風

3、力機在不同風速下的控制方法以及階段的如何切換。
　　第三章：基于FAST和MATLAB/Simulink的風力發電機組控制器設計。本章主要是在FAST軟件中建立了某5MW風力發電機組模型，此模型是后續研究工作的一個平臺。使用FAST對風力機模型進行線性化分析，求得風力機變槳需要的PI參數以及槳距角在不同風速下的增益系數，仿真結果表明所求得的參數能很好的滿足設計要求。同時本章中針對風電機組自身阻尼非常小，在運行過程中普遍存在塔架振動

4、的問題對塔架前后、側向振動控制進行了研究，并在Simulink中建立仿真模型，仿真結果表明，該控制方法可以有效降低塔基處的前后、側向彎矩。
　　第四章：變速變槳風力機的自適應變槳控制策略。分析了風電機組在額定風速以下的主要控制目標，并指出了目前眾多確定最優槳距角方法中的不足，考慮到風力機在安裝、制造以及在運行中參數的不準確性以及發生的變化，提出了基于離散的爬山算法的自適應變槳控制技術，在SIMULINK中搭建模型與FAST進行聯合

5、仿真，結果表明所提出的自適應變槳控制策略能很好的追蹤最優槳距角的變化并使風力機的氣動效率最優。
　　第五章：使用狀態空間方法的控制器設計。本文利用現代控制理論的有關方法，結合線性二次型調節技術(LQR)設計了統一變槳控制器、電機轉矩控制器以及基于狀態觀測器和擾動自適應控制技術的獨立變槳控制器。在 Simulink中搭建模型并與FAST進行聯合仿真，結果表明所設計的控制器都能在不同程度上降低傳動鏈的扭轉載荷以及降低葉輪轉速的波動從而