兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究

【摘要】：进入20世纪以来,随着全球经济的快速发展,能源需求迅速增长。各国为了经济的快速发展,甚至不惜以环境为代价。在污染日趋严重、能源极度紧缺的今天,全球范围内的新能源热潮正在展开,一直在新能源技术中处于领先地位的风电技术愈加受到重视。我国风电技术起步较晚,虽然经过近十年的快速发展,在装机总容量和新增装机容量方面,已处于亚洲第一、世界第二的位置。但是我国自主研制的风电机组主要以小型风电机组为主。在大型风电机组技术方面,仍与世界风电大国存在差距。因此,进行大型风电机组技术的研究具有重要的技术经济意义。 本文首先从风力机空气动力学研究入手,分析了变桨距控制的基本规律,建立了风电机组的数学模型。随后对电动变桨距系统进行了分析和设计,介绍了电动变桨距系统的结构,建立了电动变桨距永磁同步电机的数学模型。发现风电机组具有多变量、非线性等特点,传统的PID控制器在风力发电的变桨距控制中难以获得较理想的控制效果;而且风本身随机性强,其速度、方向、大小随时间不断变化,这就很难建立精确的被控对象的数学模型。因此,研究兆瓦级风电机组变桨距控制技术,提高变桨距风力机的功率调节对高频风速变化的适应性,是摆在我们面前的重要课题。 本文针对大型风电机组需要解决的上述技术难题,采用模糊控制和PID控制相结合控制方法,将模糊控制不需精确的被控对象数学模型、鲁棒性强的优点与传统PID控制结构简单、调整方便的优点相结合。对模糊PID变桨距控制进行了研究,利用工程中常见的离散式查表法设计了变桨距模糊PID控制器。MATLAB仿真实验证明,该控制器改善了传统PID控制器在变桨距控制中存在的鲁棒性差、响应速度慢的问题,取得了良好的控制效果。 【关键词】：风力发电 变桨距控制 永磁同步电机 模糊PID控制器 MATLAB
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 风力发电的地位9
• 1.2 世界风力发电现状9-12
• 1.2.1 国外风电发展概况10-11
• 1.2.2 国内风电发展概况11-12
• 1.3 风力发电技术12-14
• 1.3.1 风力发电技术的发展现状12-13
• 1.3.2 风力发电机组技术的发展趋势13-14
• 1.4 本文的研究目的和主要内容14-15
• 第二章 风力机变桨距控制的理论基础15-24
• 2.1 风力发电中的风能理论15-18
• 2.1.1 可捕获风能的计算15
• 2.1.2 贝茨理论15-17
• 2.1.3 风力机特性指标17-18
• 2.2 变桨距风力发电机18-20
• 2.2.1 变桨距与定桨距控制方式的比较18-19
• 2.2.2 变桨距调节的控制原理19-20
• 2.3 变桨距风力机组的运行状态研究20-23
• 2.3.1 变桨距控制过程20-21
• 2.3.2 最大风能捕获状态21-22
• 2.3.3 额定功率输出状态22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 变桨距控制系统分析24-32
• 3.1 变桨距风力发电机组的组成24-25
• 3.2 变桨距风力发电机组各部分数学模型25-29
• 3.2.1 风速模型25-27
• 3.2.2 风力机模型27-28
• 3.2.3 发电机模型28-29
• 3.3 变桨距系统仿真模型29-30
• 3.4 仿真结果分析30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 变桨距控制系统设计32-45
• 4.1 变桨距控制系统电机选择32-33
• 4.2 电动变桨距永磁同步电机数学模型33-37
• 4.2.1 永磁同步电机在三相ABC 坐标系中的数学模型33-34
• 4.2.2 坐标变换和变换阵34-35
• 4.2.3 永磁同步电机在d-q 坐标系中的数学模型35-37
• 4.3 电动变桨距伺服系统的控制37-44
• 4.3.1 永磁同步电机的矢量控制37-38
• 4.3.2 逆变器模型及空间矢量调制38-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 变桨距控制系统仿真45-60
• 5.1 变桨距系统控制策略45
• 5.2 模糊PID 控制算法45-56
• 5.2.1 模糊控制理论的发展概况46-47
• 5.2.2 模糊控制算法的理论基础47-48
• 5.2.3 PID 控制介绍48-49
• 5.2.4 模糊PID 控制器设计49-56
• 5.3 变桨距系统的仿真56-59
• 5.4 系统仿真结果的分析59-60
• 第六章 总结与展望60-61
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 发表论文和科研情况说明64-65
• 致谢65-66

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

风力发电机组刹车系统关键技术研究    徐晓光

风力发电大有作为    汪恕诚

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析    马洪飞,徐殿国,苗立杰

全数字交流永磁同步电机控制器设计与实现    李叶松;尹泉;黄恒;

基于Labview的虚拟风场算法的研究    张兴,司媛媛,张强,李维华,曹仁贤

模糊自适应PID控制在立式风力发电系统中的应用    李树广 ,何志明

风力发电机组的变距控制系统    叶杭冶,刘琦

发展风电大有可为    胡传煜;

变速恒频风力发电系统控制方案的分析与比较    潘文霞 ,艾斯卡尔 ,史林军 ,庄敏辉

模糊控制器在最优风能捕捉系统中的应用    刘峰;王辉;许琤;宋文娟;

大型风力发电机的典型控制策略    吴刚,李小明

变速恒频风力发电系统的建模与仿真研究    付海涛

注塑机温度控制方法研究    张开生;吕银芳;王雪梅;

烧结机尾断面图像在线处理与分析方法研究    宋宝宇;杨春雨;杨东晓;费静;王奎越;

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

双环模糊调速系统的设计与仿真研究    张春,郭兴众

基于SOPC的SVPWM波形研究    丁桂晓;吴星明;刘敬猛;

在负功率下四象限变频器的DTC直接转矩控制的应用    刘春英;朱兵;

基于LM-BP网络的南水北调东线源头水质综合评价    夏美娟;梁雪春;

电机和电力拖动控制系统课程虚拟实验的开发    汪小平;洪乃刚;范国伟;

变量施药系统电机调速的仿真研究    韦韫;邵陆寿;

交流变频调速中的直流制动    周小群

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

基于STM32纯电动汽车电驱控制研究    胡伟明;

基于起停式飞剪矢量控制系统的研究    陈秀;刘勇夫;冀晓童;高扬;徐青;王辉;

无轴承异步电机转子磁场定向控制研究    朱熀秋;李烽;潘伟;孙晓东;

热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究    孟庆金;权悦;景绍洪;

无轴承永磁薄片电机试验平台及驱动系统设计    朱通;朱熀秋;孙永波;郝晓红;

风力永磁同步发电机组的滑模控制    陈堂贤;谢波;杨孔;王仁明;

基于积分滑模控制的三电平Buck变换器    黄悦华;

双离合器自动变速汽车换挡过程离合器模糊控制策略研究    李光辉;

PWM整流器直接功率控制的新型调制策略    郑征;王聪;赵焕;

开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究    许爱德

数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用    杨金辉

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究    谢斌

多绕组变压器式可调电抗的研究与应用    田军

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

新型可编程电液比例控制器关键技术研究    聂勇

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究    凌刚

立式刨切机机构设计优化    于张喜

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

二维转台控制系统    魏光宇

模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究    黄磊

基于神经网络的两类问题研究    程慧

基因表达式编程在神经网络中的应用研究    陶俊剑

摩擦材料缩比试验原理及试验方法和测试设备研究    赵小楼

风力发电机组系统建模与仿真研究    金鑫

风电机组系统动力学模型及关键零部件优化研究    刘桦

风力发电机组综合优化选型方法研究    刘瑞轩

智能控制在大型风力发电机电控系统中的应用    柯昌信

风力发电装置刹车系统及偏航系统智能控制研究    李守好

车辆制动摩擦材料关键特性的研究及检测方法    朱攀

风力机控制状态和过程的仿真模拟研究及软件开发    郑存家

变桨距变速风力发电机组的智能控制研究    李毅

风力发电机组风轮建模及运行特性研究    陈清丽

风力发电机状态监控与数据分析系统    邵志伟

准高速列车制动盘材料性能的研究    冯湘

摩擦材料的温度场及其摩擦性能研究    刘美玲

异步化汽轮发电机数学模型    杨顺昌

水轮发电机交流励磁变速运行的控制策略    林瑞光，赵荣祥，黄进，许大中

无刷双馈调速电机的绕组结构    杨顺昌

定子双馈磁阻电机的气隙磁场分析与设计特点    王凤翔，张凤阁

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析    马洪飞,徐殿国,苗立杰

交流励磁变速恒频发电机原理－基本方程、等效电路、相量图及功率图    许善椿，王文举

数字式交-交变频器的仿真模型与分析    许勇,许镇琳,蔡昆,马小亮

无环流交-交变频仿真模型    杜军红,沈建新,吕晓春,金海明

交流励磁发电机综述    颜湘武，王仁洲，柳焯

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

MW级风力机变桨距机构的虚拟设计与仿真    高文元;孙涛;王加伟;王现青;马小英;

变速恒频风力机桨叶电液比例控制系统研究    戴赟;王志新;朱亦帆;

基于BP神经网络的风力发电机组变桨距控制仿真研究    杨晓红;葛海涛;

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用    郭峰;白焰;

基于遗传算法PID的风力机变桨距系统电液伺服控制    于振燕;张玮;张立强;

电液比例变桨距风力机节距角变化率研究    林勇刚;李伟;崔宝玲;刘宏伟;

基于LQR方法的风电机组变桨距控制的动态建模与仿真分析    张雷;李海东;李建林;鄂春良;付勋波;

大型风电机组变桨距控制技术的研究    张宪平;

基于Bladed的电液比例变桨距风力机半物理仿真平台    陈晓波;林勇刚;李伟;

风力发电系统变桨距模糊PID控制    杨莉;孙衢;李涛;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

1．5MW双馈式变速恒频风电机组设计技术介绍    张大同;

风力发电变桨矩机构的改进模型研究    陈建伟;叶林;

变桨距风力发电机组的PID控制器设计    张维新;郝雅楠;

双馈风力发电系统低压穿越的运行与仿真    王佳;章跃进;

利用清洁发展机制促进我国风力发电产业的发展    张希良;汪婧;顾树华;

德国大力开发海上风力发电    

移动式风力发电法简述    娜日斯;

神经网络控制风力发电机抗干扰信号的分析    陈洁;

浅谈风力发电铸件的铸造工艺    曾小弟;

保定惠德公司风电机组出口美国    通讯员 景文朝史秀生 记者 贾芳

漳浦六鳌大唐风力发电项目已贡献地方税费近400万元    本报记者 张伟伟 通讯员 蓝益分

G天威增资天威风电公司    本报实习记者　 曹铁

税收优惠助风电扩容    陈文裕

风力发电——新兴的玻纤市场    叶鼎铨

上海决定发展风力发电    蒋心和

利用风能挑战火力发电    金兆元

小心“跑马圈风”肥了别人败了自己    龚月

欧洲风电公司看好美国市场    郎楷淳

ABB拿下荷兰风电项目大单    许金晶

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究    张纯明

大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究    戴巨川

大型风力机变桨距控制技术研究    林勇刚

大型风力发电机组的智能控制研究    张新房

兆瓦级风力发电机组变桨距系统控制技术研究    郭洪澈

风力发电机组建模与变桨距控制研究    高峰

大型并网风力发电机组控制算法研究    叶杭冶

变桨距风力发电机组智能控制研究    许凌峰

水平轴海流能发电机械关键技术研究    刘宏伟

兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究    姜海全

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

风电机组智能变桨距控制及优化研究    李朝霞

大型风力发电机组的独立变桨距控制技术研究    马佳

3MW风机变桨距驱动系统设计    安占国

兆瓦级直驱变桨距风力发电控制系统的研究    史宁波

兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析    甄海华

电网友好型机组变桨距控制技术研究    敬章龙

兆瓦级风电机组变桨距控制技术研究    周波

风力发电机电动变桨距控制系统的优化研究    吉小康