永磁直驱风力发电机组变桨距系统优化控制及安全逻辑研究

《永磁直驱风力发电机组变桨距系统优化控制及安全逻辑研究》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、永磁直驱风力发电机组变桨距系统优化控制及安全逻辑研究ResearchofPermanentMagnetDirectDriveWindTurbinePitchControlandSafetyLogic领域：电气工程研究生：胡志鹏指导教师：王守相教授企业导师：皇常厚高工天津大学电气自动化与信息工程学院二○一七年十一月万方数据万方数据摘要随着世界经济快速发展，对化石能源的需求量也在不断增加，这导致石油、煤、天然气的不可再生能源的储量不断下降，可再生能源的开发和应用得到了世界上很多国家的重视。风力发电是一种较为绿色环保的可再生能源，经过几十年的研究和应用，当前在世界范围内已经得到了广泛的

2、推广。本文主要以直驱永磁风电机组为研究对象，对其变桨系统控制及其保护相关的安全系统展开深入的分析和研究。论文主要工作如下：对风电机组的变桨控制的基本原理及特性进行了详细介绍；重点阐述了电动变桨距系统的基本原理，并针对直流和交流两种驱动变桨方案做了详细对比分析。开展了风电机组变桨控制的模糊自适应整定PID控制器设计。当风速发生突然变化时，由于风电机组具有转动惯量大、非线性强等特征，如果采用传统的PID算法很难实现较好的控制效果，为解决这些问题设计出模糊自适应整定PID控制器，选用永磁直驱风电机组为研究对象，对PID变桨距控制系统下及模糊自适应整定PID控制下的风电机组进行建模，运用

3、Matlab/Simulink软件对两种模型进行仿真，仿真分析其桨距角，从分析结果可以看出在模糊自适应整定PID控制系统下，具有较快的反应速度、稳定性较好，而且超调及振荡均较小，鲁棒性也较强。对直驱永磁风电机组中安全系统作了详细的研究，针对安全系统中的不足之处进行优化设计，在紧急收桨回路增加二极管和延时继电器，提高了系统运行的稳定性。在直驱永磁风电机组的变桨柜中进行安装后通过风场运行结果可知具有较好的控制效果。关键词：直驱永磁风力发电机；变桨距控制；模糊控制；PID控制；安全系统万方数据ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheworldeconom

4、y,thedemandforfossilenergyisalsoincreasing,whichleadstothedeclineofthereservesofnon-renewableenergyofpetroleum,coalandnaturalgas,andthedevelopmentandapplicationofrenewableenergyhasattractedtheattentionofmanycountriesintheworld.Windpowergenerationisakindofgreenandrenewableenergy.Afterdecadesof

5、researchandapplication,windpowerhasbeenwidelypromotedintheworld.Inthispaper,thedirectdrivepermanentmagnetwindturbineistakenastheresearchobject,anditspitchcontrolandrelatedlogicdevicesaredeeplyanalyzedandstudied.Thecontributionsofthisthesisareasfollows.Thebasicprincipleandcharacteristicsofpitc

6、hcontrolofwindturbineareintroducedindetail.Thebasicprincipleofpitchcontrolsystemisemphaticallyexpounded,andthetwodrivepitchschemesarecomparedandanalyzedindetail.AfuzzyadaptivePIDcontrollerforpitchcontrolofwindturbineisdesigned.whenthewindsuddenlychanges,becauseofthewindturbinewithlargeinertia

7、andstrongnonlinearcharacteristics,ifthetraditionalalgorithmPIDisdifficulttoachievegoodcontroleffect,inordertosolvetheseproblemsdesignafuzzyadaptivePIDcontroller,thedirectdrivepermanentmagnetmotorgroupastheresearchobject,onthepitchcontrolsyste