大型風電機組變槳距控制策略研究

【摘要】：為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,我國正在大力開發(fā)清潔能源,由此,風電產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。風電技術是風電產(chǎn)業(yè)的核心,其中,功率控制和減小不平衡載荷成為風電機組大型化的關鍵技術。本文對國產(chǎn)大型風力發(fā)電機組(SUT-3000)的整機變槳距控制策略進行研究。在分析變槳距控制基本規(guī)律的基礎上,提出了以功率控制為主要目標的統(tǒng)一變槳距控制(CPC)和以減小不平衡載荷為主要目標的獨立變槳距控制(IPC)的策略和實現(xiàn)方法。 首先,針對風電系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定性受風速隨機不確定性影響的問題,提出基于徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PID的統(tǒng)一變槳距控制方案。建立了風機及變槳距機構(gòu)數(shù)學模型。在風速高于額定風速的情況下,用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡來實時調(diào)整PID變槳距控制器的參數(shù)。根據(jù)風速的變化調(diào)整槳葉槳距角,從而調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率使風電機組的輸出功率穩(wěn)定在額定值附近。仿真結(jié)果表明,基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PID的電動變槳距控制方案比傳統(tǒng)PID變槳距控制方案輸出功率更穩(wěn)定,系統(tǒng)具有超調(diào)量小、魯棒性較強等優(yōu)點。 其次,針對傳統(tǒng)獨立變槳距控制無法在高頻段減小載荷及風速建模復雜的問題,提出了基于前饋-反饋結(jié)構(gòu)的多變量LQG最優(yōu)獨立變槳距控制策略。本文所設計的多變量控制器由最優(yōu)線性二次高斯函數(shù)(LQG)控制器和基于風速信號估計的前饋擾動補償控制器組成。前饋控制器側(cè)重于補償風速低頻分量對風輪力矩的影響。風速估計采用基于簡單而有效的隨機游走模型,避免了建立復雜的風速模型。有效風速的俯仰方向和偏航方向分量用隨機游走模型來近似。通過仿真對該方法與采用不同模型的傳統(tǒng)獨立變槳距控制方法進行對比。結(jié)果表明：兩種獨立槳距控制都能夠減小不平衡載荷的影響,多變量LQG最優(yōu)獨立變槳距控制策略的減載效果更好,而且,可實現(xiàn)高頻段減載,因此更適合于大型風力發(fā)電機組的槳距控制。 最后,完成了3 MW電動變槳距半實物數(shù)字綜合仿真平臺設計與實驗工作。半實物仿真平臺中風電機組運行控制系統(tǒng)、電動變槳距執(zhí)行機構(gòu)、傳感系統(tǒng)都是實物,而其它如風輪、塔架、發(fā)電機等都用仿真軟件來模擬,整個半實物仿真實驗臺相當于臺變槳距風機。對統(tǒng)一變槳和獨立變槳控制策略實施的有效性進行了驗證。實驗結(jié)果表明,所設計的控制方案能滿足控制要求,理論和仿真研究是正確的、可行的和有效的。 【關鍵詞】：風電機組 變槳距控制 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡 多變量LQG控制 前饋-反饋結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 符號列表12-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 研究課題的背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外風電的發(fā)展15-16
• 1.3 國內(nèi)外風力發(fā)電技術的發(fā)展16-18
• 1.4 大型風力發(fā)電機組變槳距控制所面臨的問題18
• 1.5 風力發(fā)電系統(tǒng)變槳距控制方法綜述18-25
• 1.5.1 風力發(fā)電機組槳距控制方法18-20
• 1.5.2 風力發(fā)電機組變槳距控制研究現(xiàn)狀20-25
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容25-27
• 第二章 風電機組的基本理論與變槳距系統(tǒng)27-40
• 2.1 空氣動力學原理27-31
• 2.1.1 葉素理論27-28
• 2.1.2 風能計算28
• 2.1.3 風能利用系數(shù)與貝茲理論28-31
• 2.2 風速特性分析31-33
• 2.2.1 風切變效應31-32
• 2.2.2 塔影效應32-33
• 2.3 變槳距風力機組的運行狀態(tài)33-34
• 2.3.1 啟動狀態(tài)33-34
• 2.3.2 欠功率狀態(tài)34
• 2.3.3 額定功率狀態(tài)34
• 2.4 變槳距系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)34-38
• 2.4.1 變槳距調(diào)節(jié)原理34-36
• 2.4.2 變槳距系統(tǒng)分類36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第三章 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡自整定PID統(tǒng)一變槳距控制策略研究40-58
• 3.1 雙饋型風力發(fā)電機組的模型40-45
• 3.1.1 風輪氣動特性模型40-42
• 3.1.2 傳動鏈模型42-43
• 3.1.3 雙饋型風力發(fā)電機模型43
• 3.1.4 電動變槳距伺服系統(tǒng)模型43-44
• 3.1.5 風速模型44-45
• 3.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)自整定PID電動變槳距控制45-51
• 3.2.1 統(tǒng)一變槳距功率控制45
• 3.2.2 PID變槳距控制45-46
• 3.2.3 RBFNN PID變槳距控制46-51
• 3.3 仿真結(jié)果及分析51-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 多變量LQG最優(yōu)獨立變槳距控制策略研究58-86
• 4.1 多變量LQG控制策略58-61
• 4.2 前饋—反饋控制結(jié)構(gòu)61-65
• 4.2.1 前饋控制61-63
• 4.2.2 LQG反饋控制63-65
• 4.3 獨立變槳距風電機組模型分析65-71
• 4.3.1 線性化空氣動力學變換66-67
• 4.3.2 周期線性模型67-68
• 4.3.3 Coleman變換68-69
• 4.3.4 線性定常系統(tǒng)模型69-71
• 4.4 風速模型辨識71-74
• 4.4.1 隨機游走過程72-73
• 4.4.2 運用隨機游走技術估算風機模型73-74
• 4.5 獨立變槳距風電機組的多變量控制74-79
• 4.5.1 LQG最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器設計74-75
• 4.5.2 前饋風速擾動抑制75-77
• 4.5.3 帶卡爾曼濾波器的前饋-反饋LQG最優(yōu)控制77-79
• 4.6 仿真結(jié)果及分析79-85
• 4.6.1 時域仿真結(jié)果及分析79-84
• 4.6.2 頻率響應結(jié)果及分析84-85
• 4.7 本章小結(jié)85-86
• 第五章 風機電動變槳距系統(tǒng)設計及半實物仿真實驗研究86-100
• 5.1 電動變槳距控制系統(tǒng)設計86-88
• 5.2 變槳距驅(qū)動力計算88-91
• 5.3 半實物仿真平臺設計91-92
• 5.4 半實物仿真實驗臺實驗分析92-99
• 5.4.1 坐標系說明92-94
• 5.4.2 實驗結(jié)果及分析94-99
• 5.5 本章小結(jié)99-100
• 第六章 結(jié)論100-102
• 參考文獻102-108
• 附錄 3MW雙饋風力發(fā)電機組參數(shù)108-109
• 在學研究成果109-111
• 致謝111

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內(nèi)容

大型雙饋風電機組動態(tài)載荷控制策略研究    王曉東

大型風力發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究    張純明

風力發(fā)電機組動力模型及循環(huán)變槳控制策略研究    盧奭瑄

雙饋式風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)智能控制方法的研究    李泰

基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的永磁同步電機在線辨識與模型參考自適應控制    蔡智慧;唐忠;馬士英;

基于半物理仿真的變速恒頻獨立變槳距控制    葉杭冶;李偉;林勇剛;劉宏偉;

風電機組電動變槳距傳動機構(gòu)設計與仿真    李志梅;魏本建;趙東標;

風電機組電動變槳距控制系統(tǒng)設計    魏本建;李志梅;

變轉(zhuǎn)速風力機額定風速以上的非線性控制——恒功率輸出控制問題    包能勝,姜桐,陳慶新

大型風力發(fā)電機組技術發(fā)展趨勢    陳雷,邢作霞,潘建,鐘明舫

風力發(fā)電機組變槳距控制方法研究    邢鋼;郭威;

風力發(fā)電機組控制技術綜述    張洋;李強;張曉東;

基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡整定PID的風力發(fā)電變槳距控制    宋新甫;劉軍;黃戈;

并網(wǎng)型風電機組智能控制技術    姚興佳,王鳳翔,鄧英,武魁

大型風力機變槳距控制技術研究    林勇剛

大型風力發(fā)電機組的智能滑模變結(jié)構(gòu)控制研究    賈增周

大型變速變距風力發(fā)電機組的柔性協(xié)調(diào)控制技術研究    邢作霞

大型并網(wǎng)風電機組動態(tài)無功補償裝置的研究    陳實,謝少軍

風力發(fā)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響分析    陳建軍;龔南斌;

變速風力發(fā)電機模型參考自適應控制    鄭黎明,許移慶

MW級變速恒頻風力發(fā)電機組的一種復合控制方法    王東風;賈增周;孫劍;徐大平;

應用高階統(tǒng)計量對風電場風速建模與仿真    徐大平;高峰;呂躍剛;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的風力發(fā)電機組變槳距復合控制    許凌峰;徐大平;高峰;呂躍剛;

基于最小二乘支持向量機的變速風力發(fā)電機組模糊控制器    亢猛;王東風;韓璞;孫月亮;

風力發(fā)電機的模糊PID控制器設計    晏俊秋;肖成;張磊;

基于Bladed軟件的風電機組變槳距控制系統(tǒng)設計    張磊;孫映光;呂翔宙;

并網(wǎng)雙饋風力發(fā)電機組的建模與仿真    高一丹;張步涵;

中低溫地熱發(fā)電系統(tǒng)的研究與應用    駱超;馬偉斌;龔宇烈;

我國高原地區(qū)風力發(fā)電研究    繆江豫;邢瑞鵬;

自抗擾控制技術在變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用    周雪松;李超;馬幼捷;李季;于陽;

積分模糊滑?？刂圃谧兯亠L力發(fā)電機組中的應用    楊錫運;劉欣然;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的變速恒頻風機變槳距控制    劉青松;岳晉萍;

風力發(fā)電之轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的研究    莫顯聰;

中低溫地熱發(fā)電系統(tǒng)的應用    曲勇;駱超;龔宇烈;

基于bladed軟件的風力發(fā)電機組穩(wěn)態(tài)風性能曲線研究    陸曄;滕蓓;祁恩榮;

水平軸風力機風輪的氣動設計    周振凱;劉占芳;顏世軍;

風電齒輪箱隨機輸入載荷的處理方法    唐飛熊;秦大同;陳亮;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

城市能源戰(zhàn)略儲備系統(tǒng)研究    秦青林

無刷雙饋電機建模及智能控制策略研究    邵宗凱

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)故障特性與保護技術研究    撖奧洋

風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分析、控制與優(yōu)化方法研究    吳定會

浮力擺式波浪能發(fā)電裝置關鍵技術研究    張大海

兆瓦級風電機組狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷研究    單光坤

永磁式直驅(qū)風電機組控制技術研究    劉穎明

雙饋風電機組模型預測控制研究    井艷軍

大型雙饋風電機組動態(tài)載荷控制策略研究    王曉東

變槳距風力發(fā)電系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制    王東風;賈增周;孫劍;徐大平;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的風力發(fā)電機組變槳距復合控制    許凌峰;徐大平;高峰;呂躍剛;

風力發(fā)電技術發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵問題    祝賀;徐建源;張明理;李斌;

變槳距風力機多風況模擬系統(tǒng)研究    范曉旭;白焰;呂躍剛;徐大平;

基于風剪切和塔影效應的大型風力機獨立變槳控制研究    孔屹剛;王杰;顧浩;王志新;徐大林;

葉片振動對轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)動力學行為的影響    王立剛;曹登慶;胡超;黃文虎;

風電機組電動變槳距控制系統(tǒng)的研究    朱波;張興;曾凡超;曹仁賢;

多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的無模型控制律    韓志剛，楊艷梅

基于半物理仿真的變速恒頻獨立變槳距控制    葉杭冶;李偉;林勇剛;劉宏偉;

中國風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展    張明鋒;鄧凱;陳波;王盛;高濤;方正;王樹春;

永磁式直驅(qū)風電機組控制技術研究    劉穎明

大型雙饋風電機組動態(tài)載荷控制策略研究    王曉東

大型風力機變槳距控制技術研究    林勇剛

大型風電場接入電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題研究    遲永寧

風力發(fā)電機組系統(tǒng)建模與仿真研究    金鑫

針對不確定非線性對象的網(wǎng)絡學習控制系統(tǒng)研究    易軍

大型汽輪發(fā)電機組軸系扭振研究    劉峻華

FPGA資源動態(tài)重構(gòu)及低功耗研究    徐新民

大型風力發(fā)電機組的智能滑模變結(jié)構(gòu)控制研究    賈增周

大型變速變距風力發(fā)電機組的柔性協(xié)調(diào)控制技術研究    邢作霞

3MW雙饋式風電機組變槳控制策略優(yōu)化研究    姚興佳;侯世旭;王曉東;劉穎明;

基于載荷抑制的大型風機獨立變槳距控制的研究    付廣振;王維慶;王海云;張新燕;

大型風力發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究    張純明

風力發(fā)電技術的發(fā)展及相關控制問題綜述    張新房,徐大平,柳亦兵,王國平

大型風力發(fā)電場等值建模研究綜述    李先允;陳小虎;唐國慶;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的風力發(fā)電機組變槳距復合控制    許凌峰;徐大平;高峰;呂躍剛;

并網(wǎng)型變速風力發(fā)電機組的控制技術與策略    葉運驊

基于Labview的虛擬風場算法的研究    張興,司媛媛,張強,李維華,曹仁賢

一類非線性系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制    晉玉強;梁瑞勝;申浩;

智能控制理論與系統(tǒng)的發(fā)展評述    王永初

模糊自適應PID控制在立式風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用    李樹廣 ,何志明

關于比例閥控非對稱缸系統(tǒng)的建模問題    黃卉

基于SIMUlink的液壓伺服系統(tǒng)動態(tài)仿真    游張平,王衛(wèi)鋒

大型水平軸風力發(fā)電機組動態(tài)載荷計算方法研究    陳文軒;

變速恒頻風力發(fā)電關鍵技術研究    卞松江

大型風力發(fā)電機組的智能控制研究    張新房

變速恒頻雙饋風力發(fā)電機勵磁控制技術研究    林成武

大型風力機變槳距控制技術研究    林勇剛

變速恒頻雙饋風電機組動態(tài)模型及并網(wǎng)控制策略的研究    李晶

變速恒頻風力機槳葉電液比例控制系統(tǒng)研究    戴赟;王志新;朱亦帆;

自抗擾控制技術在風電變槳控制系統(tǒng)中的應用    郭峰;白焰;

兆瓦級同步風力發(fā)電機變槳距控制策略研究    張文苑;鄭恩讓;朱玉國;孟彥京;

兆瓦級變速恒頻風電機組變速變槳距控制技術研究    馬蕊;鄂春良;付勛波;許洪華;

大型風力發(fā)電機組變槳距控制技術研究    何玉林;劉軍;杜靜;李俊;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的風力發(fā)電系統(tǒng)風速軟測量    劉震;汪令祥;

風力發(fā)電機組液壓變槳距控制系統(tǒng)建模及研究    賈瀚方;胡建軍;高偉政;

基于智能控制方法的風力發(fā)電系統(tǒng)的變槳距控制器    尹海培;唐桂忠;張廣明;

基于歐姆龍PLC的風電機組變槳距系統(tǒng)    李建林;張雷;鄂春良;

MW級風力機變槳距機構(gòu)的虛擬設計與仿真    高文元;孫濤;王加偉;王現(xiàn)青;馬小英;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的變速恒頻風機變槳距控制    劉青松;岳晉萍;

變槳距風力發(fā)電機組的PID控制器設計    張維新;郝雅楠;

風力發(fā)電機組的槳距角滑模變結(jié)構(gòu)控制    楊錫運;劉欣然;

基于執(zhí)行依賴啟發(fā)式動態(tài)規(guī)劃的風機變槳控制    安連友;廖碧蓮;宋紹劍;林小峰;

風力發(fā)電機組的智能控制仿真研究    胡林靜;席東民;王永蘭;

1．5MW雙饋式變速恒頻風電機組設計技術介紹    張大同;

雙饋風力發(fā)電機組最大風能捕獲控制方法研究    謝樺;張德宏;

積分模糊滑?？刂圃谧兯亠L力發(fā)電機組中的應用    楊錫運;劉欣然;

風力發(fā)電機組風輪葉片材料的使用方向    

葉輪和機艙對風力發(fā)電機組動力特性及地震反應譜響應的影響分析    祝磊;姚小芹;

標準弄潮 質(zhì)量揚帆    記者 杜吟　孫中杰

風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)關鍵技術獲突破    

風電裝備“吹”出大產(chǎn)業(yè)    本報記者 姚學文　通訊員 任彬彬

新能源面臨兩大困局普及亟待政策統(tǒng)籌    英蓮

湘電集團：攜關鍵技術乘“風”而上    本報記者 馮濟武

東汽第1000臺風電機組下線    本報記者 李聯(lián)慧

發(fā)電集團“風馳電掣”    記者 馬欽麟　實習生 楊珍

中石油首臺兆瓦級風力發(fā)電機組在“遼河”下線    首席記者 呂紅麗

中國國電集團總經(jīng)理朱永芃來連考察    通訊員 嚴維新 吉志強 記者 賀耀堂

我國海上風電機組首個規(guī)范有望年底出爐    劉成

大型風電機組變槳距控制策略研究    王哲

大型風力發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究    張純明

大型變槳距直驅(qū)式風電機組系統(tǒng)建模與控制策略研究    戴巨川

風力發(fā)電機組建模與變槳距控制研究    高峰

兆瓦級風力發(fā)電機組變槳距系統(tǒng)控制技術研究    郭洪澈

大型并網(wǎng)風力發(fā)電機組控制算法研究    葉杭冶

大型風力機變槳距控制技術研究    林勇剛

大型風力機功率控制與最大能量捕獲策略研究    孔屹剛

風力發(fā)電機組動力模型及循環(huán)變槳控制策略研究    盧奭瑄

大型風力發(fā)電機組的智能控制研究    張新房

風電機組變槳距伺服控制系統(tǒng)研究    曾憲超

電網(wǎng)友好型機組變槳距控制技術研究    敬章龍

兆瓦級風電機組獨立變槳距機構(gòu)動態(tài)特性分析    甄海華

兆瓦級風電機組獨立變槳距控制系統(tǒng)研究    馬曉巖

3MW風機變槳距驅(qū)動系統(tǒng)設計    安占國

大型風力發(fā)電機組的獨立變槳距控制技術研究    馬佳

風力發(fā)電機電動變槳距控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究    吉小康

兆瓦級風電機組變槳距控制系統(tǒng)的研究    姜海全

風力機變槳距控制策略研究    徐亮

大型風力發(fā)電機組變槳距控制技術的研究    王浩