实测风功率曲线理念之风机控制方式概述

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1、实测风功率曲线理念之风机控制方式概述1引言1.1国内外风力发电发展现状我国是世界上风能资源最为丰富的国家之一。我国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试点工作的。2005年以前风电总装机容量不过400M/s左右的风速是最常见的风速，因此接下来本文将基于实测风能利用系数针对最佳功率点跟踪进行控制算法的设计，使控制器的控制效果更加精确并且具有现实意义。3基于实测功率曲线的直接转矩控制方法............243.1风力发电机组的数学模型...........243.1.1风轮的气动特性...........243.1.2传动系统的动态特性...........25

2、3.1.3发电机的基本模型...........253.2传统控制方法...........263.2.1控制器设计...........263.2.2稳定性证明...........273.2.3仿真验证...........273.3自适应控制方法...........293.4鲁棒自适应控制方法...........353.4.1控制器设计...........363.4.2稳定性证明...........373.4.3仿真验证...........384基于参数均未知的转速控制的研究...........414.1双馈电机数学模型及矢量控制策略...........41

3、4.1.1双馈电机数学模型...........414.1.2定子磁链定向矢量控制...........434.2单台风机的电流控制...........484.3风场建模...........524.4风场的整体控制策略...........575结论...........654基于参数均未知的转速控制的研究前面所介绍的直接转矩控制的控制系统设计比较易行，但是实际操作性不强。在实际的控制过程中，发电机的转矩的改变是通过改变发电机的电流或者电压实现的，因此直接对发电机的电流或者电压进行控制更加具有可操作性。同时，随着风电场装机容量的不断扩大，风力发电渐渐成为公网上的主流，然而风

4、能的随机性导致风力发电的功率存在一定的不稳定因素，风场整体的控制策略应该也随之改变，因此针对风场的整体控制策略的研究是十分有必要的。本章将首先介绍单台风机的直接电流控制，通过定子磁链定向控制与鲁棒自适应算法相结合，确定有效的控制方案。在此基础之上，通过综合考虑风场的实际状况，建立从控制角度出发的风场模型，将单台风机过渡到风场，并对整个风场进行控制器的设计，最终达到风场整体捕获最大风能且满足电网要求的目的。结论由于全球能源匮乏以及环境恶化的加剧，世界各国越来越广泛的重视和发展风力发电技术。随着风力发电单机容量的提高和控制技术的进步，风电渐渐发展成为并网型大规模集中风电场，其中，双

5、馈式风电机组由于优良的运行特性且励磁变频器仅处理转差功率而成为风能资源丌发中一种比较先进和理想的技术。本文在国家973计划项目智能电网中大规模新能源电力安全高效利用基础研究资助下，对单台风机的控制以及风场整体的控制策略进行了研究与控制器的设计，并通过仿真和实验验证了本文所提出的控制策略的有效性。本文完成的工作主要包括以下几个方面：测试了风电机组的实际功率曲线，通过对比与分析得出了实测功率曲线与理想功率曲线之间的差异。风电机组的功率曲线作为衡量风电机组的性能好坏的重要标志，不仅仅影响风电机组的整体发电效益，同时对控制系统的设计起到至关重要的作用。因此，将实测的风功率曲线作为控制器

6、的参数进行设定会使控制器的控制效果更加精确。本文首先就理想功率曲线进行了理论基础的阐述，通过学习国际标准IEC61400-12-1中关于功率曲线测试的规定进行了实地的测量，并将测量结果进行分析处理，得出实测的功率曲线，将两种情况的功率曲线进行图像以及量化的对比，将两者进行了误差分析，最终得出理想功率曲线与实测功率曲线之间存在较大的差异。同时，通过实际功率曲线的测试得出风机在最佳功率点运行的阶段，风机的控制系统并未达到最大风能的获取，因此进行风电机组最大功率跟踪的控制器的设计是有重要的现实意义的。