變槳距與智能控制在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用

【摘要】： 隨著風(fēng)力機(jī)尺寸的增加,風(fēng)電機(jī)組在電力能源中所占比例也都不斷增加。大多數(shù)電氣設(shè)備要求有固定頻率的電源,電力控制要求減少風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)時(shí)的不利影響,這些因素都需要使用主動(dòng)控制的風(fēng)電機(jī)組。目前大型風(fēng)電機(jī)組普遍采用變速變槳距控制機(jī)構(gòu)。該類型的機(jī)組可以增加能量的捕獲、靈活的改善電能質(zhì)量,緩解傳動(dòng)系統(tǒng)及塔架上的載荷。靈活的控制系統(tǒng)可以有效改善電能質(zhì)量,提高轉(zhuǎn)換效率,延長使用年限,這在很大程度上彌補(bǔ)了變速變槳距風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,初始投資高的劣勢(shì)。 由于風(fēng)速的隨機(jī)性、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)的時(shí)變性和系統(tǒng)的非線性,以及系統(tǒng)的復(fù)雜性引起的時(shí)滯性,造成風(fēng)電機(jī)組輸出功率的不穩(wěn)定。本文首先建立了PID變槳距控制系統(tǒng)和常規(guī)的模糊變槳距控制系統(tǒng)。針對(duì)PID控制器和常規(guī)模糊控制器在風(fēng)電機(jī)組中應(yīng)用時(shí)遇到的問題,本文提出了三維模糊變槳距控制系統(tǒng)和帶模糊前饋的單神經(jīng)元變槳距反饋控制系統(tǒng)。多維模糊控制復(fù)雜的規(guī)則嚴(yán)重影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,為保證多維控制系統(tǒng)的控制品質(zhì),文中三維模糊控制器的控制規(guī)則以表達(dá)式的形式給出,并結(jié)合三元函數(shù)的Lagrange插值法,使系統(tǒng)輸出的離散量轉(zhuǎn)變成連續(xù)精確的控制量,以消除控制器的調(diào)節(jié)死區(qū)和靜差,從而提高控制精度。 單神經(jīng)元既具有很好的自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)性,易于實(shí)現(xiàn),將其用于功率反饋控制,可以有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。風(fēng)電系統(tǒng)模型冗長復(fù)雜,槳葉慣性大,會(huì)使動(dòng)態(tài)控制過程變長,測風(fēng)儀一般安裝在機(jī)艙的尾部,所測風(fēng)速的精確度不能得到保障,故加入了基于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的模糊前饋控制器,從而進(jìn)一步完善輸出功率的特性。這樣在保證控制品質(zhì)的同時(shí),提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。運(yùn)用SIMUlink仿真的結(jié)果表明,三維模糊控制器和帶模糊前饋的單神經(jīng)元變槳距反饋控制系統(tǒng)具有良好的控制效果,其自適應(yīng)性和魯棒性均優(yōu)于PID控制器。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機(jī)組 PID控制器 模糊控制器 三維模糊控制器 單神經(jīng)元
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.4 變槳距控制系統(tǒng)的控制策略16-17
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)與基本理論19-29
• 2.1 風(fēng)力機(jī)的分類19-20
• 2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及各組成部分20-25
• 2.2.1 葉片20-21
• 2.2.2 輪轂21
• 2.2.3 齒輪箱系統(tǒng)21-22
• 2.2.4 偏航系統(tǒng)22-23
• 2.2.5 解纜系統(tǒng)23
• 2.2.6 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)23-24
• 2.2.7 剎車系統(tǒng)24-25
• 2.2.8 塔架25
• 2.3 基本理論25-29
• 2.3.1 變槳距控制原理25-26
• 2.3.2 變槳距風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)26-27
• 2.3.3 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)27-29
• 第三章 風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型及PID 控制策略29-40
• 3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率控制方式29-30
• 3.2 變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型30-37
• 3.2.1 風(fēng)速模型31-33
• 3.2.2 空氣動(dòng)力特性模型33-34
• 3.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)模型34-35
• 3.2.4 發(fā)電機(jī)模型35-36
• 3.2.5 變距機(jī)構(gòu)模型36-37
• 3.3 PID 變槳距控制系統(tǒng)仿真37-40
• 3.3.1 PID 控制概述37-38
• 3.3.2 PID 變槳距控制系統(tǒng)及仿真38-40
• 第四章 三維模糊變槳距控制器的設(shè)計(jì)及仿真40-63
• 4.1 模糊控制的基本概念及原理40-44
• 4.1.1 模糊控制簡介40-41
• 4.1.2 模糊控制系統(tǒng)工作原理41-43
• 4.1.3 模糊控制器的特性43-44
• 4.2 常規(guī)模糊控制器設(shè)計(jì)44-51
• 4.2.1 控制器結(jié)構(gòu)的選擇45-47
• 4.2.2 語言變量和模糊化策略的確定47-48
• 4.2.3 建立模糊控制規(guī)則48-49
• 4.2.4 確定解模糊策略49-50
• 4.2.5 語言變量論域和系統(tǒng)因子的確定50-51
• 4.3 常規(guī)模糊變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)51-54
• 4.4 三維模糊變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)54-58
• 4.4.1 三維模糊控制器的設(shè)計(jì)54-57
• 4.4.2 三元函數(shù)的Lagrange 插值法57-58
• 4.5 三維模糊變槳距控制系統(tǒng)的仿真58-63
• 第五章 帶模糊前饋的單神經(jīng)元變槳距反饋控制器的設(shè)計(jì)63-78
• 5.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及原理63-67
• 5.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理63-65
• 5.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則65-66
• 5.1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用66-67
• 5.2 單神經(jīng)元控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)67-70
• 5.3 模糊前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)70-74
• 5.4 帶模糊前饋的單神經(jīng)元變槳距反饋控制器的設(shè)計(jì)及仿真74-78
• 第六章 電動(dòng)變槳伺服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)78-82
• 6.1 試驗(yàn)平臺(tái)的組成78-81
• 6.2 試驗(yàn)原理81
• 6.3 試驗(yàn)結(jié)果81-82
• 第七章 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 附錄機(jī)組數(shù)據(jù)87-88
• 在學(xué)研究成果88-89
• 致謝89

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