風(fēng)電機(jī)組載荷與功率協(xié)同控制載荷計(jì)算研究

【摘要】：能源的供應(yīng)直接決定著生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，在不斷追求經(jīng)濟(jì)騰飛的過(guò)程中，能源的消耗量亦不斷增加，在不斷的實(shí)踐中風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的日趨成熟，并且發(fā)電過(guò)程中無(wú)污染，因此風(fēng)力發(fā)電技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。然而現(xiàn)實(shí)中風(fēng)能能量密度低、發(fā)電環(huán)境多變和整機(jī)承受載荷不均衡，使得單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的控制系統(tǒng)變得復(fù)雜、非線性。因此，在實(shí)踐中不斷采集運(yùn)行參數(shù)，總結(jié)控制經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新控制技術(shù)，使機(jī)組更加平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)是風(fēng)電技術(shù)獲取突破性進(jìn)展的關(guān)鍵。 本文從風(fēng)電技術(shù)的動(dòng)量葉素理論入手，分別推導(dǎo)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中功率輸出與整機(jī)承受載荷的計(jì)算關(guān)系式，在以現(xiàn)有控制手段的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)目前變槳距控制算法，以達(dá)到在保證整機(jī)功率輸出的前提下改善運(yùn)行中對(duì)機(jī)組部件造成的載荷的目的。本文選定機(jī)型為Repower公司的MM82液壓型變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)行模糊獨(dú)立變槳距控制。整文內(nèi)容大致分為兩部分，第一部分分析機(jī)組的變槳距系統(tǒng)，分別推導(dǎo)出液壓變槳距系統(tǒng)在關(guān)槳和開(kāi)槳時(shí)的傳遞函數(shù)，在MATLAB軟件中實(shí)行了閉環(huán)PID控制仿真，利用專(zhuān)家控制理論對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；第二部分為優(yōu)化風(fēng)輪和輪轂在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中承受的載荷，首先分析機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中載荷來(lái)源，確立不同載荷的計(jì)算關(guān)系式及過(guò)載運(yùn)行危害，在傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代智能控制提出新的控制方法，建立控制器代碼DLL作為Bladed軟件外接控制器的變槳距輸入，分別對(duì)統(tǒng)一變槳距和獨(dú)立變槳距控制下機(jī)組承受載荷進(jìn)行了比較。本文仿真中采用了獨(dú)立變槳控制，對(duì)整機(jī)進(jìn)行了建模，設(shè)計(jì)了模糊PID控制器，對(duì)控制算法進(jìn)行了仿真。 最后，通過(guò)在不同的控制方式下對(duì)葉輪和輪轂承受載荷進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了改進(jìn)后的控制算法的優(yōu)勢(shì)，不僅能保證整機(jī)運(yùn)行的發(fā)電量并且減少了整機(jī)所承受的載荷，對(duì)來(lái)流風(fēng)向的承受力和力矩控制效果尤為明顯，系統(tǒng)將更加平穩(wěn)的運(yùn)行，達(dá)到了提高控制系統(tǒng)的要求。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 載荷 動(dòng)量葉素理論 獨(dú)立變槳距 模糊控制
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 前言10-12
• 1.2 風(fēng)機(jī)載荷計(jì)算研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 風(fēng)機(jī)載荷研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 風(fēng)機(jī)載荷控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題的意義及工作內(nèi)容15-18
• 1.3.1 課題的意義15-16
• 1.3.2 主要工作內(nèi)容16-18
• 第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制理論分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)18-25
• 2.2.1 動(dòng)量理論18-22
• 2.2.2 動(dòng)量葉素理論22-25
• 2.3 獨(dú)立變槳距控制25-26
• 2.3.1 統(tǒng)一變槳距控制25
• 2.3.2 獨(dú)立變槳距理論來(lái)源25-26
• 2.3.3 獨(dú)立變槳距控制26
• 2.4 風(fēng)機(jī)發(fā)電仿真26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 液壓變槳距系統(tǒng)選擇和計(jì)算29-45
• 3.1 變槳距閉環(huán)系統(tǒng)模型29-37
• 3.1.1 關(guān)槳過(guò)程傳遞函數(shù)29-32
• 3.1.2 開(kāi)槳過(guò)程傳遞函數(shù)32-37
• 3.1.3 放大器傳遞函數(shù)37
• 3.1.4 閥的傳遞函數(shù)37
• 3.1.5 位置傳感器傳遞函數(shù)37
• 3.2 變槳距系統(tǒng)的傳遞函數(shù)37-38
• 3.2.1 機(jī)組基本參數(shù)38
• 3.2.2 比例閥傳遞函數(shù)38
• 3.2.3 關(guān)槳和開(kāi)槳過(guò)程系統(tǒng)函數(shù)38
• 3.3 變槳距系統(tǒng)的傳遞函數(shù)38-40
• 3.3.1 Simulink 系統(tǒng)下仿真38-40
• 3.3.2 Simulink 跟蹤曲線40
• 3.4 系統(tǒng) PID 調(diào)節(jié)及仿真40-43
• 3.4.1 PID 控制器40-43
• 3.4.2 閉環(huán)控制43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第4章 風(fēng)機(jī)控制算法設(shè)計(jì)45-54
• 4.1 模糊控制器設(shè)計(jì)45-53
• 4.1.1 輸入量模糊化46-49
• 4.1.2 建立模糊關(guān)系49-51
• 4.1.3 模糊推理51-52
• 4.1.4 去模糊化52
• 4.1.5 總控制器52-53
• 4.2 本章小結(jié)53-54
• 第5章 風(fēng)機(jī)仿真結(jié)果分析54-64
• 5.1 Bladed 簡(jiǎn)介54-56
• 5.1.1 風(fēng)速模型55-56
• 5.1.2 傳動(dòng)鏈模型56
• 5.2 Bladed 外接控制器56-58
• 5.3 機(jī)組運(yùn)行控制58-62
• 5.3.1 發(fā)電機(jī)功率58-59
• 5.3.2 發(fā)電機(jī)載荷分析59-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第6章 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 在學(xué)研究成果68-69
• 致謝69

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