mw级永磁直驱风力发电系统的变桨距控制策略

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1、12太原理工大学硕士研究生学位论文MW级永磁直驱风力发电系统的变桨距控制策略摘要我国风电行业发展非常迅速，风力发电机组也是趋于大型化、智能化。随着风力发电机组单机容量和风力发电在电网中所占比重不断增大，为维持电网安全、稳定运行，迫切需要对风力发电系统控制策略进行改进，使风电从波动大、可靠性低的“劣电”改善为稳定、可靠的“优电”。大型的永磁直驱风力发电系统是一个大惯性、纯滞后的非线性系统，在此系统中，变桨距控制是其核心控制部分之一。变桨距控制不仅关系着风力发电系统输出电能的质量，更决定机组能否正常运行。其变桨控制系统具有高阶非线性、强耦合的特点。为稳定风力发电机组输

2、出有功功率，目前，风电领域常采用传统PID控制方法进行变桨距控制。PID控制方法简单易于操作，但在实际应用中，由于风电系统易受随机性大扰动影响，且风力发电系统精确模型难以确立，所以其控制精度与预期相去甚远，这对风电的并网、消纳极为不利，这也是电力系统中风电消纳、新能源接入的瓶颈所在。本文在对永磁直驱风力发电系统发电原理研究的基础上，建立风轮机模型，传动系统模型、变桨距系统模型、永磁同步发电机模型和变流器模型，并且在分析永磁直驱同步风力发电系统运行特性的基础上，对PID控制、非线性最优控制和代数神经网络控制等控制算法进行了研究，得到各I太原理工大学硕士研究生学位论文

3、控制算法在永磁直驱风力发电系统中的控制特点，并且针对各控制策略的控制特点，将PID控制分别与非线性最优控制、代数神经网络相结合，构成两种新型控制策略，此外，在文中应用蚁群算法对PID控制器参数进行了优化，确立非线性最优控制与PID控制结合的阈值，并且将优化后的PID参数作为代数神经网络的初值。最后，根据文中所提出的变桨距控制策略，设计对应的控制器，运用MATLAB平台中的Simulink工具，对系统在阶跃风速和全风速两种工况下进行分析，结果表明本文所提出的两种新型控制策略在永磁直驱风力发电系统中可以获得良好的控制效果，实现功率输出更为平稳、恒定。关键词：风力发电，

4、变桨距控制，PID控制，非线性最优控制，神经网络II太原理工大学硕士研究生学位论文MEGAWATTPERMANENTMAGNETDIRECT-DRIVEWINDPOWERSYSTEMPITCHCONTROLSTRATEGYAbstractChina'swindpowerindustrydevelopmentisveryrapid,andwindturbineisalsotendingtolarge-scaleandintelligent.Withtheincreaseoftheproportionofwindpowergeneratingunitsandwindp

5、owergenerationinthepowergrid.Inordertomaintainthesafeandstableoperationofpowernetwork,thereisanurgentneedtoonthecontrolstrategyofthewindpowergenerationsystemimproved,tomakewindpowerfromlargefluctuations,lowreliabilityofbadelectricalimprovementforstableandreliableadvantages.Largescalep

6、ermanentmagnetdirectdrivewindpowergenerationsystemisanonlinearsystemwithlargeinertiaandpuretimedelay.Pitchcontrolisoneofthekeycontrolpartsinthissystem.Variablepitchcontrolisnotonlyrelatedtothequalityofoutputpowerofwindpowergenerationsystem,butalsotodeterminewhethertheunitcanoperatenor

7、mally.Thevariablepitchcontrolsystemhasthecharacteristicsofhighordernonlinearandstrongcoupling.Inordertostableoutputactivepowerofwindturbinegenerator.Atpresent,thetraditionalPIDcontrolmethodisusedtocontrolthepitchofthewindpowerfield.PIDcontrolmethodissimpleandeasytooperate.Butinpractic

8、alapp