风电与抽水蓄能互联系统协调控制

【摘要】：在众多的可再生清洁新能源当中,风能资源的可利用量十分可观,是非常不错的的新型能源,在未来的能源结构中,举足轻重,应用前景广阔。抽水蓄能电站具备运行方式多样,调节方式灵活,调峰、填谷,对负荷变化反应快速等优点。因而将风电与抽水蓄能电站互联,形成互联系统,能够非常有效地利用多余的风能资源,达到最大化利用风能资源的目的。论文对风电与抽水蓄能互联系统的协调控制运行做了以下研究： (1)简要阐述了风电与抽水蓄能互联系统的研究背景、研究的意义与基本概念。详细的介绍了风水互联系统的国内外研究现状。 (2)简单介绍了对风电与抽水蓄能互联系统的数学模型。分别对风电机组模型和抽水蓄能电站模型做了介绍。其中,风电机组数学模型包括风力机模型、轴系模型、桨距角控制模型、异步发电机模型等几个部分,抽水蓄能系统数学模型则分别对水轮机模型和同步发电机模型进行了介绍。 (3)单风电无穷大系统变桨距角控制分别采用T-S模糊无静差跟踪控制和T-S模糊鲁棒H∞控制的控制思想,并分别就选取不同数量的模糊局部子模型进行了对比仿真,研究得到结合了T-S模糊控制的无静差跟踪控制和鲁棒H∞控制控制对单风电无穷大系统风机变桨距控制的有效性。 (4)研究了水轮发电机组的水门开度控制以及水门开度与励磁的协调控制,采用线性最优控制结合T-S模糊控制的思想,实现水门开度控制以及水门开度与励磁的协调控制,并和传统的线性最优控制进行了小扰动和大扰动对比仿真,研究得到结合了T-S模糊控制的线性最优控制的控制效果在静态稳定性和暂态稳定性上都要明显优于传统的线性最优控制。 (5)研究了风电与抽水蓄能互联系统多变量协调控制,在对互联非线性系统进行线性化处理以后,分别采用了T-S模糊无静差跟踪控制和T-S模糊鲁棒H∞控制,分别就不同风速情形下的小扰动和大扰动进行了对比仿真,研究得到结合了T-S模糊的鲁棒H∞控制的控制效果在静态稳定性和暂态稳定性上都要明显优于T-S模糊无静差跟踪控制。 【关键词】：风电 抽水蓄能 静态稳定 暂态稳定 T-S模糊控制 无静差跟踪控制 鲁棒H_∞控制 协调控制
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV736;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 研究背景与意义12-14
• 1.2 风电与抽水蓄能互联系统概述14-15
• 1.3 风电与抽水蓄能互联系统研究现状15-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 2 风电与抽水蓄能互联系统数学模型18-24
• 2.1 风力发电机组数学模型18-22
• 2.1.1 风机模型18-19
• 2.1.2 轴系模型19-20
• 2.1.3 桨距角控制模型20
• 2.1.4 异步发电机模型20-22
• 2.2 抽水蓄能系统数学模型22-23
• 2.2.1 水轮机模型22-23
• 2.2.2 同步发电机模型23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 风电机组变桨距T-S模糊控制24-44
• 3.1 风电机组变桨距T-S模糊无静差跟踪控制24-34
• 3.1.1 数学模型24-25
• 3.1.2 控制器设计25-27
• 3.1.3 数值仿真27-33
• 3.1.4 小结33-34
• 3.2 风电机组变桨距T-S模糊鲁棒H_∞控制34-44
• 3.2.1 数学模型34
• 3.2.2 控制器设计34-36
• 3.2.3 数值仿真36-42
• 3.2.4 小结42-44
• 4 水轮发电机组T-S模糊控制44-60
• 4.1 水轮发电机组水门开度T-S模糊控制44-51
• 4.1.1 数学模型44-45
• 4.1.2 控制器设计45
• 4.1.3 数值仿真45-51
• 4.1.4 小结51
• 4.2 水轮发电机组水门开度及励磁T-S模糊协调控制51-60
• 4.2.1 数学模型51-52
• 4.2.2 控制器设计52
• 4.2.3 数值仿真52-59
• 4.2.4 小结59-60
• 5 风电变桨距及水轮机组水门开度T-S模糊协调控制60-82
• 5.1 风电变桨距及水轮机组水门开度T-S模糊鲁棒H_∞控制60-82
• 5.1.1 数学模型60-61
• 5.1.2 控制器设计61
• 5.1.3 数值仿真61-81
• 5.1.4 小结81-82
• 6 结论与展望82-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-92
• 附录92

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