风力发电变桨距系统先进控制策略的研究

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天，可再生能源的发展和利用受到了世界各国的普遍重视。而在其中，风能作为目前世乔上最具发展潜力的新能源，是一种取之不尽的可再生能源。如果有效的开发利用风能，就可以保护地球的生态环境，减缓地球资源的消耗。在风能的开发利用过程中，目前许多大型风电机组采用了变速变桨距控制机构，该控制机构可以增加机组的能量的捕获、灵活的改善电能质量，提高转换的效率，延长使用的年限。变桨距系统性能的好坏决定了风电机组的安全性和使用寿命。所以本文的研究对象是风力发电变桨距系统。由于风电机组参数的时变性和系统的非线性，易使输出功率的

2、超调和振荡比较大，导致系统输出的不稳定。所以研究先进变桨距控制策略，对风能的开发利用有着十分重要的意义。本文建立了风电机组的数学模型，首先设计了PID控制变桨距系统，仿真表明传统控制的方法在风力发电变桨距控制中往往难以获得比较理想的控制效果。为此对模糊PID控制方法进行了研究，设计了变桨距参数自整定模糊PID控制器，仿真表明了这种控制方法可以取得较好的控制效果。然后在模糊PID控制器的基础上，提出模糊前馈与模糊PID结合的新型变桨距控制方法。模糊前馈控制器可以根据机组的气动特性，在额定风速附近和高风速附近分别给出适当的前馈桨距角增量实现快速补偿，提高系统的响应速度。仿

3、真结果表明，该方法能够有效减小系统的超调量，缩短调节时间，仿真取得了满意的控制效果。关键词：风能；变桨距系统；PID控制；模糊PID控制；模糊前馈控制华北电力大学硕士学位论文AbstractNowwithenergyresourcesbeingconsumedincreasinglyandenvironmentbeingpollutedseriouslygradually,thedevelopmentandutilizationofrenewableenergyhaveattractedaworldwideattention．Andinwhich，windisthew

4、orld’Smostpotentialofnewenergy,whichisaninexhaustiblesourceofrenewableenergy．Ifthewindenergycanbeeffectivelydevelopedandutilizated，wecanprotectearth’Senvironment，reducetheconsumptionoftheearth’Sresources．Intheprocessofdeveopmentandutilizationofwindenergy,manylarge—scalewindturbinesuseav

5、ariablespeedpitchcontrolmechanism，thecontrolunitcanincreasethebody’Senergycapture，improvepowerqualityandflexible，improveconversionefficiencyandextendtheuseoflife．Performanceofthepitchsystemdeterminesthequalityofsafetyandservicelife．Sothisstudyofthepaperisthewindpitchcontrolsystem．Duetot

6、ime—varyingofthewindturbineparametersandthesystemofnonlinear,sothatitiseasytomaketheoutputpowerovershootandoscillationrelativelylarge，leadtotheunstableofoutput．Theerfore，ithasaveryimportantsignificancefordevelopmentandutilizationofwindenergytostudyadvancedpitchcontrolstrategy．Thispapere

7、stablishsamathematicalmodelofwindturbine，designsaPIDcontrollerofpitchsystem，experimentsshowthatthetraditionalcontrolmethodinthepitchcontrolisdifficulttoobtainidealcontroleffect．Therefore，itstudiesfuzzyPIDcontrolmethod，designsthepitchparameterself-tuningcontroller,simulationssho