基于PLC的风电机组最优功率控制系统设计.pdf

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1、分类号密级基于PLC的风电机组最优功率控制系统设计研究生姓名：李林指导教师姓名、职称：张发明教授学科专业：电气工程研究方向：复杂机电系统的信息集成和协调控制湖南工业大学二〇一八年四月十五日摘要风电机组运行中所面对的风向风速是极不稳定的，建立控制系统的模型比较困难，将常规PID用于风机控制，对控制系统的稳定性的提高效果并不明显，模糊控制却有着无需建立精确数学模型的优势，本文将两者相结合，设计风电机组最优功率F-PID控制系统。本文围绕兆瓦级永磁直驱风电机组的控制系统进行研究，设计F-PID控制器，基于Bachmann

2、公司的M1控制器完成系统的整体设计。主要针对偏航及变桨距控制进行F-PID设计，主要章节首先讲述了偏航系统运作原理，然后基于Fuzzy控制原理及设计方案完成偏航参数自整定F-PID控制器的设计，利用MATLAB/simulink完成偏航F-PID控制的仿真，并与常规PID控制仿真进行对比，最后完成PLC调用F-PID控制的程序设计。功率控制中先对变桨距控制及功率调节原理进行了介绍，接着针对最优功率追踪进行F-PID控制器设计，继而完成PLC中控制程序设计。通过利用matlab/simulink分别对偏航及变桨距F-

3、PID控制建模仿真，将结果和仅用PID控制仿真结果作比较，在偏航仿真对比中，F-PID控制器对于风向角度的变化较常规PID响应速度更快，超调量与常规PID相比也减小了许多，调节时间约8s即可稳定；在变桨功率追踪仿真对比中，在高风速前提下，F-PID控制器能够更好的将功率稳定在额定功率附近。对比结果证实F-PID控制有着更好的鲁棒性能，应用在风机控制系统中较为理想。关键词：风电机组，偏航控制，变桨距控制，F-PID控制IABSTRACTThewinddirectionwindspeedfacedbywindturbi

4、neoperationisextremelyunstable.Itisdifficulttoestablishthemodelofthecontrolsystem.TheconventionalPIDisusedforfancontrol.Theeffectofimprovingthestabilityofthecontrolsystemisnotobvious,butthefuzzycontrolhasnoneed.Toestablishtheadvantagesofanaccuratemathematicalm

5、odel,thispapercombinesthetwotodesigntheoptimalpowerF-PIDcontrolsystemforthewindturbine.ThispaperfocusesonthecontrolsystemofaMW-classpermanent-magnetdirect-drivewindturbine,designsanF-PIDcontroller,andcompletesthesystem'soveralldesignbasedonBachmann'sM1controll

6、er.MainlyforyawandpitchcontrolF-PIDdesign,themainchapterfirstdescribestheprincipleoftheyawsystemoperation,andthenbasedontheFuzzycontrolprincipleanddesignprogramtocompletetheyawparameterself-tuningF-PIDcontrollerdesign,usingMATLAB/Simulinkcompletesthesimulation

7、ofyawF-PIDcontrol,andcomparesitwiththeconventionalPIDcontrolsimulation,andfinallycompletestheprogramdesignofPLCcallingF-PIDcontrol.Theprincipleofvariablepitchcontrolandpowerregulationwasintroducedinpowercontrol.Then,theF-PIDcontrollerwasdesignedforoptimalpower

8、tracking,andthenthecontrolprogramdesigninPLCwascompleted.Byusingmatlab/simulinktomodelandsimulateyawandvariablepitchF-PIDcontrolrespectively,theresultsarecomparedwiththePIDcontrols