风电机组独立变桨距控制技术研究

【摘要】：为应对能源危机和气候变化带来的巨大挑战，我国大力发展可再生能源。风能具有低廉的开发成本，对环境无污染，取之不尽用之不竭，正引领着全社会对可再生能源进行开采和利用，成为目前最具规模和应用价值的可再生新能源之一。控制技术是风力发电的关键，而独立变桨距在减小机组疲劳应力和提高电能质量上效果显著，因此，开展独立变桨距控制研究对风电国产化的实现具有重要的理论价值和实际意义。 首先，通过对空气动力学特性和变桨距原理以及湍流、风切效应和塔影效应对风电机组产生影响的相关分析，用分析建模和实验数据验证相结合的方法，建立了复杂、多变、非线性、强耦合的风电机组控制系统模型，用以描述整机的动态行为，此模型具有通用性且适用于控制目的，并利用坐标变换建立了风电机组线性时不变模型，为后续章节独立变桨距控制的研究奠定基础。 其次，针对统一变桨距控制中桨叶受力不均、载荷波动较大的问题，本课题从权系数和载荷反馈的角度入手，研究了基于桨叶方位角权系数和基于载荷反馈的独立变桨距控制策略，用粒子群对PID控制器参数进行优化，并在MATLAB中进行仿真验证，结果表明两种独立变桨距控制策略相对统一变桨距，在稳定机组输出功率和减小机组不平衡载荷方面效果显著。并通过对比分析，基于载荷反馈的独立变桨距控制策略有更强应对外界不断变化风速的能力，在控制效果上优于方位角权系数独立变桨距控制策略，而后者成本较低且易于实现，更容易在实际的工程应用领域得到推广。 再次，支持向量机控制算法可自动设计模型复杂度，具有很强的学习能力和泛化特性，将支持向量机和权系数相结合，本文提出了基于支持向量机权系数的独立变桨距控制策略。风力机非线性系统辨识可通过支持向量回归完成，利用增量算法和减量算法实现在线支持向量机权系数独立变桨距控制，使控制器利用在线学习机制对系统模型参数进行实时校正，微调各个桨叶权系数。仿真结果表明，风轮可以在变化的风速中获取最大能量并能有效改善控制器切换时引起的功率暂态响应，具有很好的实时性和鲁棒性。 【关键词】：风电机组 独立变桨距 权系数 载荷反馈 支持向量机
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外风电研究现状10-12
• 1.2.1 国外风电发展概述10-11
• 1.2.2 国内风电发展现状11-12
• 1.3 变桨距控制技术的研究现状12-15
• 1.3.1 变桨距控制策略研究现状12-14
• 1.3.2 独立变桨距控制综述14-15
• 1.4 课题主要研究内容15-16
• 第二章 风电机组独立变桨距控制基本原理16-32
• 2.1 空气动力学理论16-20
• 2.1.1 叶素理论16-17
• 2.1.2 风能计算17
• 2.1.3 贝兹理论和风能利用系数17-20
• 2.2 风速变化对轮毂的影响20-21
• 2.2.1 风切变效应20-21
• 2.2.2 塔影效应21
• 2.3 桨距角调节原理21-22
• 2.4 变桨距风电机组建模22-27
• 2.4.1 风速模型22-24
• 2.4.2 风力机模型24-25
• 2.4.3 传动系统模型25-26
• 2.4.4 发电机模型26-27
• 2.4.5 变桨距执行机构模型27
• 2.5 独立变桨控制系统建模27-31
• 2.5.1 风电机组时变模型27-29
• 2.5.2 坐标变换29-30
• 2.5.3 风电机组时不变模型30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 风电机组独立变桨距控制32-49
• 3.1 风电机组载荷32-33
• 3.2 独立变桨距控制策略33
• 3.3 基于权系数独立变桨距控制策略33-40
• 3.3.1 基于加速度权系数独立变桨距控制器设计33-35
• 3.3.2 基于方位角权系数独立变桨距控制器设计35-36
• 3.3.3 方位角分段权系数独立变桨距控制36-38
• 3.3.4 仿真结果与分析38-40
• 3.4 基于载荷反馈独立变桨距控制策略40-47
• 3.4.1 基于载荷反馈独立变桨距控制器设计41-43
• 3.4.2 风轮参数计算43-44
• 3.4.3 仿真结果与分析44-47
• 3.5 两种控制策略比较47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 基于 SVM 权系数独立变桨距优化控制49-64
• 4.1 SVM 概述49
• 4.2 SVM 回归49-53
• 4.2.1 SVM 回归原理50-52
• 4.2.2 核函数52-53
• 4.2.3 选择模型参数53
• 4.3 SVM 在线训练及算法实现53-55
• 4.4 基于 SVM 权系数独立变桨距控制55-59
• 4.4.1 权系数独立变桨距55-56
• 4.4.2 基于 SVM 权系数独立变桨距控制策略56-57
• 4.4.3 在线 SVM 权系数控制器实现算法57-58
• 4.4.4 在线训练数据的参数选取58-59
• 4.5 仿真结果与分析59-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间主要研究成果70-71
• 致谢71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

滑模变结构控制在风力发电机组变桨控制中的应用    张雷;

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真    徐大平;肖运启;秦涛;吕跃刚;

异步风力发电系统动态稳定性分析的数学模型及其应用    吴学光,张学成,印永华,戴慧珠

变速恒频风电机组额定风速以上恒功率控制    姚红菊,赵斌

基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制    许凌峰;徐大平;高峰;吕跃刚;

基于SVR风力机变桨距双模型切换预测控制    林勇刚;李伟;崔宝玲;

风力发电机组的变论域自适应模糊控制    张新房,徐大平

风力发电技术发展状况与趋势分析    赵永强;李俊峰;许洪华;

基于单神经元权系数的风电机组独立变桨控制    姚兴佳;马晓岩;郭庆鼎;关利海;

基于坐标变换的独立桨距调节技术    姚兴佳;李缓;郭庆鼎;徐健;

基于Matlab的组合风速建模与仿真    杨之俊;

沈阳地区待建风电场发电量定量预报方法研究    姜晓艳;张菁;明祥;臧俏冰;于万军;姜淼;

2205双相不锈钢焊接应力与变形的SVM回归预测研究    王智祥;王正伦;

基于支持向量机的Internet网络延时分析与预测    仲志燕;张荣标;

结合光谱与纹理信息的SVM遥感土壤盐渍化信息提取研究    张飞;塔西甫拉提·特依拜;丁建丽;田源;依力亚斯江·努尔麦麦提;哈学萍;

风力发电机用轴承简述    陈龙;杜宏武;武建柯;王玲;

不平衡电网电压下双馈电机的转子侧控制策略    李宏;李燕辉;

基于支持向量机的财务危机预警模型    吴冬梅;朱俊;庄新田;杨霖;

超导储能改善并网风电场稳定性的研究    吴俊玲,吴畏,周双喜

基于输入输出数据的一体化多模型建模与控制    吴一鸣;雷虎民;邵雷;刘代军;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

RBFNN自适应输出反馈控制器在风电系统中研究    孟丽;姚兴佳;

基于最小二乘支持向量机的非线性自适应逆控制    卢志刚;易之光;赵翠俭;李兵;吴士昌;

基于Internet的网络控制延时分析及预测    杨业;王永骥;

基于支持向量机的运动神经控制建模    王永骥;王琬;

基于支持向量机的土地利用变化模拟模型    熊华;车珊珊;

变动风速作用下风电场对电网电压的影响分析    范高锋;于德龙;任普春;陶程;戴慧珠;

最小二乘支持向量机在能见度预报中的应用    刘丹军;胡邦辉;袁野;张辉;

基于可靠性的风力机叶片在拍打方向上的疲劳分析    张传经;肖劲松;

神经网络控制风力发电机抗干扰信号的分析    陈洁;

零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究    王龙金

六自由度Stewart平台分散智能控制研究    李晚龙

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于符号有向图和支持向量机的故障诊断方法的研究    韩晓明

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

双馈风电机组模型预测控制研究    井艳军

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

支持向量机算法研究及在气象数据挖掘中的应用    黄静华

民用飞机规划维修技术理论及应用研究    吴昊

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

带有降液管的多元精馏建模与仿真平台的开发    刘佳

飞轮储能技术应用于风力发电系统的仿真研究    王黎

兆瓦级风力发电机组整机结构强度分析    金大伟

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

直驱式风力发电机组传动系的动力学仿真分析与研究    付长江

变速恒频风力发电系统的运行仿真及谐波特性研究    李斌

基于视频图像序列的抛洒物检测    李晖

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析    刘小林

直驱式风力发电机的建模与并网仿真分析    董桐宇

基于滑模变结构控制的异步电机速度控制的应用研究    胡俊达;胡慧;邹文斌;叶卫;

大型风力发电机组的前馈模糊-PI变桨距控制    高峰;徐大平;吕跃刚;

基于Matlab的自适应模糊PID控制器的设计    范子荣;张友鹏;

风力发电的发展及其市场前景    杨秀媛,梁贵书

变速恒频风力发电机组建模与仿真    李晶,王伟胜,宋家骅

常用风电机组并网运行时的无功与电压分析    曹娜;赵海翔;戴慧珠;

解决中国能源短缺问题的重要途径    何祚庥

变论域自适应模糊控制器    李洪兴

四级倒立摆的变论域自适应模糊控制    李洪兴,苗志宏,王加银,李洪兴,李洪兴

非线性系统的变论域稳定自适应模糊控制    李洪兴,苗志宏,王加银

独立变桨距控制策略研究    邢作霞;陈雷;孙宏利;王哲;

风电机组变速与变桨距控制过程中的动力学问题研究    叶杭冶;潘东浩;

变速恒频风力发电系统变桨距智能控制    姚兴佳;温和煦;邓英;

兆瓦级风机电动变桨距系统的地面试验    魏伟;汪海波;田炜;刘剑;鲁斌;

兆瓦级风电机组变桨距过程动态仿真    罗书强;

大型风力发电机组变桨距控制系统设计与仿真    王佳雯;龚华军;陈永;

电动变桨距风机飞车的原因分析及预防    徐宏;胡广顺;

许继电气研制的2.0MW风电机组变桨距控制系统成功试运行    

兆瓦级风力机节能型电-液复合变桨距系统实验研究    姜继海;苏文海;李阳;李玉君;吕凤池;胡志栋;赵进宝;

基于改进最小方差法的风电机组变桨距控制    赵亮;赵大伟;张磊;钱敏慧;陈宁;朱凌志;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

风电机组独立变桨距控制的研究    毛羽森;龚淑秋;

风力发电变桨矩机构的改进模型研究    陈建伟;叶林;

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

变桨距风力发电机组智能控制研究    许凌峰

风力发电机组建模与变桨距控制研究    高峰

兆瓦级风力发电机组变桨距系统控制技术研究    郭洪澈

大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究    张纯明

兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析    甄海华

3MW风机变桨距驱动系统设计    安占国

永磁无刷直流电机控制及其在变桨距系统中的应用研究    周志超

大型风力发电机组变速变桨距控制研究    罗敏

高精度位置伺服控制风力机变桨距研究    周祥云

风力发电变桨距控制技术研究    王江

恒速恒频风力发电变桨距系统研究及设计    邓开连

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

风力发电机变桨距系统测试台的研究与实现    孙棒

兆瓦级风电机组独立变桨距控制系统研究    马晓岩