風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)載荷控制策略研究

【摘要】：在風(fēng)電機(jī)組總的裝機(jī)容量和單機(jī)容量不斷增加的形勢(shì)下,風(fēng)輪直徑迅速增大,風(fēng)切變、風(fēng)湍流和傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼等因素的影響更加顯著。如何有效的減小風(fēng)電機(jī)組尤其是傳動(dòng)系統(tǒng)重要部件的動(dòng)態(tài)載荷,是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域面對(duì)的一個(gè)難題。因此,本文在國(guó)家自然基金項(xiàng)目資助下研究了風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的功率傳遞特性和載荷影響因素,通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略的研究抑制傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng),從而減小傳動(dòng)系統(tǒng)載荷。在低風(fēng)速工況下,分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組最大功率問(wèn)題和傳動(dòng)系統(tǒng)載荷問(wèn)題,采用在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的方法作為參考,通過(guò)卡爾曼濾波和牛頓迭代法來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)速,卡爾曼濾波器的輸入為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速,利用非線性控制(NC),通過(guò)及時(shí)跟蹤最優(yōu)轉(zhuǎn)矩,從而減小功率波動(dòng),提高輸出電能質(zhì)量,減小傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)載荷。在高風(fēng)速工況下,分析了風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)由于風(fēng)速的隨機(jī)性和風(fēng)電機(jī)組參數(shù)的不確定性引起的扭轉(zhuǎn)載荷等問(wèn)題,利用卡爾曼濾波對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)存在的非線性不確定因素補(bǔ)償,設(shè)計(jì)了基于模型預(yù)測(cè)控制(MPC)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制控制器,提高轉(zhuǎn)矩控制精度,減小等效在軸上的轉(zhuǎn)速差,減小齒輪箱等關(guān)鍵部位的扭轉(zhuǎn)載荷,進(jìn)而延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。為了驗(yàn)證本文提出的控制策略,以雙饋風(fēng)電機(jī)組為對(duì)象,在FAST/MATLAB軟件中對(duì)本文的控制策略和傳統(tǒng)的PI轉(zhuǎn)矩控制策略進(jìn)行了仿真和對(duì)比分析,結(jié)果表明所提控制策略對(duì)于減小風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)載荷具有有效性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機(jī)組 傳動(dòng)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)矩控制 預(yù)測(cè)控制
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景和意義8-10
• 1.1.1 課題研究背景8-9
• 1.1.2 課題研究意義9
• 1.1.3 課題來(lái)源9-10
• 1.2 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)載荷分析及控制研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文主要內(nèi)容11-13
• 第2章 風(fēng)力發(fā)電理論與風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)建模13-29
• 2.1 Betz理論13-15
• 2.2 葉素動(dòng)量（BEM）理論15-18
• 2.3 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制策略18-20
• 2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)模型分析20-25
• 2.4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型20-22
• 2.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)中非線性不確定因素分析22-25
• 2.5 傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型25-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的非線性控制29-39
• 3.1 卡爾曼濾波理論29-31
• 3.2 基于卡爾曼濾波的狀態(tài)估計(jì)31-33
• 3.3 基于風(fēng)速預(yù)測(cè)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的非線性控制33-35
• 3.4 案例仿真計(jì)算與結(jié)果分析35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 基于模型預(yù)測(cè)控制的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制控制39-50
• 4.1 預(yù)測(cè)控制理論39-44
• 4.2 基于預(yù)測(cè)控制的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制控制器設(shè)計(jì)44-47
• 4.3 仿真分析47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 在學(xué)研究成果54-55
• 致謝55

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