关于风力发电系统效率优化控制研究

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1、第33卷第02期计算机仿真2016年2月文章编号：1006—9348(2016)02一0142一05关于风力发电系统效率优化控制研究陈明霞，曾宇(桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林541004)摘要：在风力发电系统中，风力发电系统效率优化控制能实现风能向电能最大效率地转换，提高风能利用率。但是在实际风场中最大功率点会随风速的变化而转移，从而给最大功率的跟踪带来困难，利用变步长转速扰动爬山法实现最大功率的跟踪，针对爬山法追踪最大功率点过程中引起的搜索时间长、主动扰动易引起机械振荡等不足，提出残差修正的灰色理论预测下一个控制时刻的风速，来确定下一时刻最优功率点搜索的起始转

2、速，再利用变步长转速扰动实现最大功率追踪，在最短的时间内搜索到最优功率点。仿真分析与研究表明，残差修正灰色理论对风速预测具有很好的效果，能够有效缩短最优功率点的搜索区间和搜索时间，可以为提高整机发电效率提供依据。关键词：风力发电；爬山法；残差修正；灰色理论中图分类号：TM743文献标识码：BStudyonEfficiency—OptimizationControl(EOC)ofWindTurbineSystemCHENGMing—xia．ZENGYu(CollegeofMechanicalandControlEngineering，GuilinUniversityofTec

3、hnology，GuilinCuangxi541004，China)ABSTRACT：Efficiencyoptimizationcontrol(EOC)ofWind—TurbineSystemcanachievethemaximumconversionefficiencyofwindenergytoelectricalenergy，thus，raisetheutilizationrateofwindpower．ButthemaximumpowerpointCanshiftintheactualwindfieldalongwiththewindspeedchange．Thi

4、spaperpresentsavariablesteppowertrackingmethod．Todeterminethestartingspeedoftheoptimalpowerpointofnexttime，themethodusesthediffer-entialcorrectionofthegraytheorytopredictthenextcontrolpointinwindspeed．Andthen，theoptimalpowerpointisinvestigatedintheminimumtimebyusingvariablestepspeeddisturb

5、ancetoachievemaximumpowertracking．Simulationresultsshowthatthedifferencecorrectiongraytheoryhasagoodeffectonforecastingwilldspeed．whichCannotmerelyeffectivelyshortenthesearchsectorandsearchtimeoftheoptimalpowerpoint，butalsoimprovetherunningefficiencyofthewholemachine．KEYWORDS：Windturbinesy

6、stem；Hillclimbingmethod；Residualelrorresiduum；Graytheoreticall引言风力发电是最具发展前景的一项技术。在风能开发过程中，研究人员提出了多种提高风能利用率的新方法。在控制策略方面，变桨距、变速、变频风力发电机组¨’21逐渐取代了恒速、恒频、定桨距风力发电机，风能跟踪技术亦是日新月异，最佳叶尖速比、功率曲线法和爬山搜索法及其衍生算法层出不穷，针对不同的系统、环境发挥着各自的优点，但是，这些算法都存在搜索步长难以确定，搜索区间大和搜索时间收稿日期：2015—02—11修回日期：2015—04—12·-·——142·--—

7、—长，系统稳定性差等缺点。现在普遍采用的是无风速测量的最大风能追踪策略，主要是由于精确的风速数据无法获得，但是如果能合理利用这些风速信息，也可以大大缩短追踪时间，提高机组的动态特性和效率。本文利用MATLAB／SIMU．LINK对风力发电机组进行建模，再建立基于残差修正的灰色预测模型，根据预测的风速信息确定下一时刻MPPT搜索的初始转速，利用转速控制下的功率爬山法搜索达到最优功率点。与传统爬山搜索法相比，该算法引进了基于残差修正的灰色预测理论，将风速信息合理利用，对风速变化下的风轮转速提前预判，仿真结果表明，能有效