風(fēng)電系統(tǒng)中變速變槳距智能控制器研究

【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展，社會對能源需求持續(xù)增長，環(huán)境污染、能源短缺等問題日益嚴重，發(fā)展太陽能、風(fēng)能等綠色可再生能源迫在眉睫。我國風(fēng)力資源豐富，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)對于解決我國的環(huán)境問題和能源問題有非常重要的意義。風(fēng)電技術(shù)發(fā)展至今，風(fēng)力機組單機容量不斷增大，新的控制理論和控制方式不斷應(yīng)用于風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)之中，風(fēng)電技術(shù)的穩(wěn)定性逐步提高。但是與歐美國家相比，我國在變槳距控制、低電壓穿越等的控制技術(shù)上還有一些距離，目前在這些技術(shù)方面仍是以引進學(xué)習(xí)為主，尤其是對于新興的直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組的變槳距控制、低電壓穿越技術(shù)研究較少。因此，本文基于黑龍江省教育廳2012年度科學(xué)技術(shù)研究項目（項目編號：12521039，項目名稱：風(fēng)電系統(tǒng)中變速變槳距智能優(yōu)化控制研究），主要研究了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組中的變槳距控制技術(shù)，設(shè)計了將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制相結(jié)合的智能變槳距控制器模型并進行了仿真，具有一定的理論和實際意義。 本文首先介紹了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的概況，分析比較了目前最常用的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機組和直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機組的優(yōu)缺點。以采用永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組為研究對象，分析了風(fēng)力機的氣動特性和變槳距控制理論，研究得出了永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)力機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、變槳距控制器模型以及永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，并在matlab/simulink中仿真了一臺7.5kW的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機組，以直觀的得出機組工作過程中的動態(tài)特性，為進一步研究永磁同步風(fēng)電機組的智能變槳控制器打下了理論基礎(chǔ)。 接下來分析介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊控制理論，針對永磁同步風(fēng)電機組在額定風(fēng)速以下（小風(fēng)速）以及額定風(fēng)速以上（大風(fēng)速）控制目標的不同，分別設(shè)計了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器模型和模糊控制器模型。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器采用LM快速算法對附錄中的數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，得出不同槳距角、葉尖速比下的最大風(fēng)能利用系數(shù)，建立查詢表，用以控制小風(fēng)速下(此時槳距角將保持0°角不變)的轉(zhuǎn)速控制，達到捕捉最大風(fēng)能的目的；模糊控制器以功率誤差和功率誤差變化率為輸入量，以槳距角為輸出量，將允許的功率誤差及其變化率范圍模糊化，得出對應(yīng)的論域，推導(dǎo)出模糊控制規(guī)則，計算出模糊控制查詢表，采用速度型的二維控制器，構(gòu)建大風(fēng)速下的變槳距控制器，得到在額定功率±10%范圍內(nèi)波動的輸出功率。 最后，基于matlab/simulink環(huán)境下建立了一個2MW的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機組，分別在小風(fēng)速和大風(fēng)速下進行了仿真，仿真結(jié)果證明兩種控制器是切實可行的，較好的反映了風(fēng)力機組在兩種風(fēng)速下的動態(tài)特性，具有一定的抗干擾性和控制精度，驗證了兩種控制器的可靠性。 【關(guān)鍵詞】：槳距控制 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊控制 永磁同步風(fēng)力發(fā)電機 matlab/simulink
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 研究目的及意義11
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 歐美國家風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4 風(fēng)電機組變槳距控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 2 變槳距風(fēng)力發(fā)電機組原理17-23
• 2.1 風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)概述17-18
• 2.2 風(fēng)力機氣動理論18-20
• 2.3 風(fēng)力機的性能指標20-21
• 2.4 變槳距調(diào)節(jié)原理21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組建模及仿真23-31
• 3.1 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組模型23-27
• 3.1.1 空氣動力模型23-24
• 3.1.2 傳動系統(tǒng)模型24-25
• 3.1.3 永磁同步發(fā)電機的動態(tài)模型25-27
• 3.1.4 變槳控制器模型27
• 3.2 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組仿真27-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 4 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機組變速變槳距智能控制策略31-48
• 4.1 變速變槳距智能控制優(yōu)化策略31
• 4.2 額定風(fēng)速以下時的變速控制策略31-39
• 4.2.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論31-34
• 4.2.2 BP 網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計34-39
• 4.3 額定風(fēng)速以上時的變槳距控制策略39-47
• 4.3.1 模糊控制基本理論40-42
• 4.3.2 模糊控制器的設(shè)計42-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組變速變槳距智能控制器的建模與仿真48-55
• 5.1 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組智能變槳距控制器的建模48-51
• 5.1.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的建模48
• 5.1.2 模糊控制器的建模48-49
• 5.1.3 風(fēng)力機的建模49-50
• 5.1.4 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組的建模50-51
• 5.2 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組智能變槳距控制器仿真51-54
• 5.2.1 額定風(fēng)速以下時風(fēng)電機組的變速控制仿真51-52
• 5.2.2 額定風(fēng)速以上時風(fēng)電機組的變槳距控制仿真52-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論與展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-61
• 附錄61-67
• 附錄 A：不同的槳距角β和葉尖速比λ對應(yīng)的風(fēng)能利用系數(shù)C_p的值61-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

風(fēng)力發(fā)電機及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)綜述    劉細平;林鶴云;

直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組建模及其控制策略    尹明;李庚銀;張建成;趙巍然;薛軼峰;

風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及前景    解召輝;

風(fēng)力發(fā)電機組變槳距控制方法研究    邢鋼;郭威;

變速風(fēng)力機變槳距系統(tǒng)建模與仿真    王賢立;柴玉華;

1MW變速變距風(fēng)力發(fā)電機的滑模變結(jié)構(gòu)魯棒控制    郭慶鼎,趙麟,郭洪澈

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID變槳距風(fēng)電機組控制    邢作霞;鄭瓊林;姚興佳;王發(fā)達;

風(fēng)電系統(tǒng)獨立變槳距控制綜述    馬忠鑫;潘庭龍;

基于模糊控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變槳距控制器的設(shè)計    張玉華;李振凱;

大型變速風(fēng)力發(fā)電機組的自適應(yīng)模糊控制    張新房,徐大平,呂躍剛,柳亦兵

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

空壓機系統(tǒng)的智能控制與仿真研究    張小亮

風(fēng)力發(fā)電變槳距傳動及控制系統(tǒng)的虛擬設(shè)計    黃朝陽

直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機變槳控制仿真研究    李治琴

大型風(fēng)力機組獨立液壓變槳距系統(tǒng)研究    陳卿

基于模糊邏輯的PID控制器的設(shè)計    王光磊

適用于農(nóng)網(wǎng)的中小功率風(fēng)力發(fā)電電源研究    汪洋;成立;

風(fēng)輪機特性的模擬    荊龍;王昕;汪至中;

變速恒頻雙饋異步發(fā)電機組的控制技術(shù)    劉尹霞;劉峰;

基于模糊PID的AT89C2051單片機智能溫度控制系統(tǒng)    潘笑;高玉玲;康亞娜;

基于模糊算法的智能變槳距控制技術(shù)    倪煥山;康戈文;

基于雙模糊協(xié)調(diào)控制法的移動機器人路徑規(guī)劃    索陽陽;周鳳穎;

專家-模糊PID在低速風(fēng)洞風(fēng)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    李可;劉旺開;王浚;

基于改進的表格查詢法的二級倒立擺模糊控制    汪雪琴;朱群雄;

消防系統(tǒng)水箱水位的模糊控制與改進    胡玉玲;劉靜紈;

我國高原地區(qū)風(fēng)力發(fā)電研究    繆江豫;邢瑞鵬;

風(fēng)力發(fā)電與抽水蓄能匹配的探討    張?zhí)m丁;吳征;

一般模糊系統(tǒng)作為函數(shù)逼近器的設(shè)計方法    高謙;王秀紅;魏新江;

基于改進型模糊聚類的模糊系統(tǒng)辨識方法    魏立新;田學(xué)靜;王洪瑞;宋陽;

真值流動模糊控制算法及其在溫控系統(tǒng)的應(yīng)用    龍祖強;梁昔明;閻綱;陳列尊;

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

積分模糊滑模控制在變速風(fēng)力發(fā)電機組中的應(yīng)用    楊錫運;劉欣然;

Active Disturbance Rejection based Pitch Control of Variable Speed Wind Turbine    

Unified Model for Coordinated Control of Permanent Magnet Synchronous Wind Generator System    

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

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬化實現(xiàn)的共性技術(shù)在電力傳動中應(yīng)用研究    汪木蘭

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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障特性與保護技術(shù)研究    撖奧洋

風(fēng)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(guān)鍵技術(shù)研究    張大海

融合多元環(huán)境因子的水稻重金屬污染水平遙感評估模型    劉美玲

大型風(fēng)電機組變槳距控制策略研究    王哲

永磁式直驅(qū)風(fēng)電機組控制技術(shù)研究    劉穎明

雙饋風(fēng)電機組模型預(yù)測控制研究    井艷軍

平面二級倒立擺的控制策略研究    張蛟龍

氣墊式流漿箱智能解耦控制系統(tǒng)    徐玉穎

基于補償?shù)哪：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)電阻爐控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)    呂勇松

基于在線聚類和最小二乘支持向量機的模糊建模方法研究    李光遠

基于PLC與模糊PID的混凝投藥復(fù)合控制系統(tǒng)的研究    李翠云

艦載機自動著艦控制系統(tǒng)設(shè)計與研究    吳鑫

風(fēng)力發(fā)電機偏航控制系統(tǒng)的研究    金長生

基于重心法的Boolean模糊系統(tǒng)及其概率表示理論    鹿文慧

直線倒立擺起擺與穩(wěn)擺控制的優(yōu)化與改進    張寧

基于CRI方法的重心法模糊系統(tǒng)及概率表示    袁英敏

《可再生能源法》與我國的風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略    王仲穎;時璟麗;李俊峰;

2006年世界風(fēng)電發(fā)展    

雙饋電動機直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究    馬小亮,劉志強

變速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機控制系統(tǒng)的研究    吳迪;張建文;

矩陣變換器的自抗擾控制技術(shù)    楊國順,吳捷,陳淵睿

帶增益調(diào)度的風(fēng)力發(fā)電變槳距控制研究    王江;

2008年國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展情況綜述    蔣莉萍;

世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢和我國未來風(fēng)電發(fā)展探討    許洪華,郭金東 ,鄂春良

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組動態(tài)模型的分析與比較(英文)    尹明;李庚銀;周明;趙成勇;

基于自調(diào)整因子的模糊控制器的優(yōu)化與仿真    張慶生,賈俊敏,蘇祥定

變速恒頻交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    鄒旭東

基于DSP的空壓機運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)    廖德健

風(fēng)力發(fā)電變槳距傳動及控制系統(tǒng)的虛擬設(shè)計    黃朝陽

基于專家決策的鉆井液設(shè)計研究    胡慶輝

主動磁力軸承的模糊PID控制    湯玲

風(fēng)力發(fā)電機組載荷控制的研究    接勐

模糊PID控制器仿真研究    林浩

基于FPGA的空壓機在線監(jiān)測系統(tǒng)的前端設(shè)計    李艷軍

大型風(fēng)電機組變槳距系統(tǒng)設(shè)計及其智能控制方法研究    郭威

基于模糊理論的控制器參數(shù)整定研究    孫志成

變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的槳距控制方法研究    韓春榮

自抗擾控制技術(shù)在風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    郭峰;白焰;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)速軟測量    劉震;汪令祥;

風(fēng)機變槳距非線性預(yù)測控制算法    雷濤;賈利民;

兆瓦級同步風(fēng)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(fēng)電機組變速變槳距控制技術(shù)研究    馬蕊;鄂春良;付勛波;許洪華;

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

基于智能控制方法的風(fēng)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AMESim的風(fēng)力發(fā)電機組變槳距控制的實現(xiàn)    李小林;

滑模變結(jié)構(gòu)控制在風(fēng)力發(fā)電機組變槳控制中的應(yīng)用    張雷;

PLC在大型風(fēng)力機變槳距系統(tǒng)中的應(yīng)用    張雷;鄂春良;李海東;

變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的PID控制器設(shè)計    張維新;郝雅楠;

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

風(fēng)力發(fā)電機組的智能控制仿真研究    胡林靜;席東民;王永蘭;

風(fēng)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;

風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪葉片材料的使用方向    

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

風(fēng)力發(fā)電機組整體運行效率的評估研究    馬寧;翟慶志;仝超;王國成;

水平軸風(fēng)力發(fā)電機組通用動力學(xué)建模研究    劉樺;鄧良;廖暉;

對風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)問題的探討    陳艷;

風(fēng)力發(fā)電機組火災(zāi)危險性及防范措施研究    楊旭坤;

風(fēng)電裝備“吹”出大產(chǎn)業(yè)    本報記者 姚學(xué)文　通訊員 任彬彬

風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)獲突破    

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(guān)鍵技術(shù)乘“風(fēng)”而上    本報記者 馮濟武

發(fā)電集團“風(fēng)馳電掣”    記者 馬欽麟　實習(xí)生 楊珍

中石油首臺兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組在“遼河”下線    首席記者 呂紅麗

東汽第1000臺風(fēng)電機組下線    本報記者 李聯(lián)慧

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

北車風(fēng)電首臺風(fēng)力發(fā)電機組下線    記者 莊云鋒

破解風(fēng)電防雷的“緊箍咒”    本報記者 高琳　潘繼鵬

大型風(fēng)電機組變槳距控制策略研究    王哲

大型風(fēng)力發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究    張純明

風(fēng)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

海上風(fēng)電機組系統(tǒng)動力學(xué)建模及仿真分析研究    王磊

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

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組變槳距系統(tǒng)控制技術(shù)研究    郭洪澈

風(fēng)力發(fā)電機組建模與變槳距控制研究    高峰

大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組控制算法研究    葉杭冶

水平軸風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪葉片優(yōu)化設(shè)計研究    徐寶清

風(fēng)力發(fā)電機組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究    劉軍

風(fēng)力發(fā)電機組的變槳距控制研究    李琴

風(fēng)力發(fā)電機組變槳距控制系統(tǒng)及其伺服單元的研究    朱波

風(fēng)力發(fā)電機組電動變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計    李永偉

1.5MW風(fēng)力發(fā)電機組液控技術(shù)研究    孫勇

變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)研究    王立軍

兆瓦級變漿距風(fēng)力發(fā)電機組智能控制系統(tǒng)的研究    趙陽

自抗擾控制技術(shù)在風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    郭峰

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的運行控制與仿真研究    萬榮婭

風(fēng)電機組變槳距伺服控制系統(tǒng)研究    曾憲超

風(fēng)電機組全程運行仿真研究    習(xí)培玉