变速恒频风电系统最大风能追踪控制研究

【摘要】： 风力发电系统是一个复杂的非线性、多变量、耦合系统。为了获得最大风能,本文提出了变论域模糊自适应控制与矢量控制相结合的控制策略。首先在分析风力发电机组工作原理的基础上,根据坐标变换理论建立双馈异步发电机在两相旋转坐标系下的数学模型；然后分析其输出机械功率和转速的特性关系,建立了变速恒频风电系统最大风能捕获的控制系统。最终提出了变论域模糊自整定PI功率控制策略,此方案减少了论域的设定以及模糊规则的设定对专家经验的依赖性,提高了控制精度。在风速低于额定风速条件下,对风力机输入随机风速进行最大风能追踪控制仿真研究。仿真结果表明,本文所设计的控制器较有很好的动态性稳态性。 【关键词】：风力发电 双馈异步发电机 变速恒频 变论域模糊控制
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM614;TM921.51
【目录】：

• 摘要3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 绪论6-14
• 1.1 选题背景6-7
• 1.2 风力发电的现状与发展7-11
• 1.2.1 国内外风电的现状与发展7
• 1.2.2 变速恒频风电技术的现状7-11
• 1.3 最大风能追踪控制技术的研究11-13
• 1.3.1 最大风能追踪控制技术11-12
• 1.3.2 存在的问题12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-14
• 第二章 变速恒频风力发电机组模型的建立14-26
• 2.1 变速恒频风力发电技术14-17
• 2.1.1 双馈异步发电机的基本原理14-15
• 2.1.2 不同风速下机组的运行状态分析15-17
• 2.2 风力机的丛础理论17-18
• 2.2.1 风力机的工作特性17-18
• 2.3 双馈异步发电机的数学模型18-25
• 2.3.1 三相静止坐标系下的电机模型18-20
• 2.3.2 坐标变换的基本概念20-23
• 2.3.3 同步旋转坐标系下的电机模型23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 最大风能追踪控制策略研究及系统仿真26-35
• 3.1 最大风能追踪控制策略26-30
• 3.1.1 变速机组的最大风能追踪26-27
• 3.1.2 功率控制的最大风能追踪过程27-28
• 3.1.3 最大风能追踪控制算法28-30
• 3.2 变速恒频风电机组控制系统仿真30-33
• 3.2.1 风电系统主要部分模块搭建30-32
• 3.2.2 仿真32-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第四章 模糊控制在最大风能追踪中的应用35-50
• 4.1. 整体控制策略的制定35-36
• 4.2 模糊自整定PI控制器的设计36-39
• 4.2.1 模糊控制的原理36-38
• 4.2.2 控制器的设计38-39
• 4.2.2.1 输入、输出量及其隶属函数的确定38-39
• 4.2.2.2 模糊控制规则表的确定39
• 4.2.2.3 仿真39
• 4.3 变论域模糊自整定PI控制器的设计39-44
• 4.3.1 变论域思想40-41
• 4.3.2 伸缩因子的选择41-43
• 4.3.3 最大风能追踪变论域模糊控制器的设计43-44
• 4.4 最大风能追踪仿真结果及分析44-48
• 4.5 本章小结48-50
• 第五章 总结与展望50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 在校期间发表的学术论文和科研情况56

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