基于改进pid的风力发电机组独立变桨距控制策略研究

《基于改进pid的风力发电机组独立变桨距控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、１０７５８分类号ＴＭ６Ｕ学校巧码：；３２０１４２１３１：密级；公开学号乂Ｊ？疑射＃工程硕巧业学位论文基于改进ＰＩＤ的风力发电抓组独立变楽距控制策略硏究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅｓＩｎｄｉｖｉｄｕａｌｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａ化；ｇｙ琴；二ＶａｒｉａｂｌｅＰｉｔｃｈｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇＰＩＤ慕；手方式＇ｒ研究生姓名管成师ｒ＿了，；ｖ：；ｎ；校内导师姓矣及职称李春连副教授ＶＣ＂校外导师姓名及

2、职称李凤婷教授专业学位类别工程硕去领域名称机械工程研究方向新能源发电与并巧技术所在学院机械交通学院新疆？乌鲁木齐二０—六年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。尽我所知，论文中，除了文中特别加标注和致谢的地方外不包含其它人己经发表或撰写娃的研巧成果，也不包含为获得新疆农业大一学或其它教育单位的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。Ｉ、时间：／研究生签名旅卡批加

3、年／月＾＾曰关于学位论文使用授权的说明目；、，Ｐ本人完全了解新疆农业大学有关保留使用学位论文的规定新的复电文疆农业大学有权保向国家有关部口或机构送交论文印件和子留并ｉ描等、汇编学文件ｌ、印或制手段位论文，允许，可Ｕ采巧影印缩扫复保存。论文的全部或部分内论文被查本人授权新疆农业大学将学位元阅和借阅容（）论的全部或部分内编入有关数据库进行检索，可Ｗ公布包括刊登文容。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）（媒＾：：＾曰生签时间年月研名於＾究咕７／考／导师签：时间年月日名＾占基于改进PID的风力

4、发电机组独立变桨距控制策略研究摘要随着风力发电机组的大型化，其塔架高度和桨叶长度也大幅度增加，从而加剧了风剪、塔影和湍流等因素对于风力机各关键部件疲劳载荷的影响，现阶段进入商业化运行的大型机组大多采用统一变桨控制，虽然能在一定程度上减小功率波动和风轮不平衡载荷，但仍不能满足风电并网的要求。针对功率波动性大和风能利用系数低等问题，本课题在分析了独立变桨距理论和桨距角调节原理的基础上，提出了基于风速分区的分段PID独立变桨距控制，主要完成工作如下：(1)根据风力发电机的组成建立了风力发电机组各部分的数学模型，以动量-叶素理论为基础建立

5、了计及风剪切、塔影效应和湍流风况的风速模型，并通过Matlab仿真平台验证模型的有效性。(2)将构建的风速模型分别加入统一变桨距控制系统及普通PID独立变桨距控制系统，研究功率与风速模型间的关系。仿真结果表明，普通PID独立变桨距控制系统功率波动更小。(3)针对普通PID独立变桨距系统在控制输出功率稳定性方面的不足，提出基于风速分区的分段PID独立变桨距控制方法。先由系统的规定误差和黄金优选法对额定风速至切出风速之间划分合理的几段风速区域，然后根据不同的风速区域设计不同的PID控制器。仿真结果表明，提议的控制策略能使发电机功率输出

6、更加稳定。(4)针对非线性风电机组不能精确建立模型的问题，提出将Matlab和GHBladed实现交互设计的方法分析风力机各部件的载荷。将GHBladed中得到的桨叶的空气动力参数和载荷导入Matlab构建的控制器仿真系统，获得的结果再与GHBladed系统联合调试获得叶片旋转过程中在不同位置的气动载荷。结果表明，与普通PID独立变桨距控制相比，基于风速分区的分段PID控制使三只桨叶叶根载荷分别减小12.45%、11.76%、11.63%；挥舞弯矩分别减小20.86%、21.00%、18.16%；轮毂固定坐标下Y和Z方向载荷分别减

7、小14.14%和11.25%；轮毂旋转坐标下Y和Z方向载荷分别减小13.06%和15.08%；塔架Y、Z方向的载荷分别减小26.43%和22.92%。仿真结果表明所提议的控制策略能减小风力机各部件的不平衡载荷。关键词：风力发电机组；疲劳载荷；功率波动；GHBladed；风速分区IResearchbasedonimprovingPIDwindturbineindependentvariablepitchcontrolstrategyAbstractWiththelarge-scalewindturbine,thetowerheigh

8、tandthelengthofthebladeisalsoasubstantialincrease,addingtothefactorssuchaswindshearandtowershadowandturbulenceforthewindturb