風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距控制及實驗系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、風(fēng)能作為一種清潔而又取之不盡、用之不竭的能源得到人們廣泛的關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電是吸收轉(zhuǎn)化風(fēng)能的有效途徑。然而，由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性，必須對風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制才能輸出穩(wěn)定的電能，達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的條件。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)因能通過改變槳距角穩(wěn)定輸出電功率，提高電能質(zhì)量，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)壽命而成為研究熱點(diǎn)。由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一個多學(xué)科知識交叉的復(fù)雜系統(tǒng)，且非線性特性很強(qiáng)、精確模型不容易得到，給風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的研究帶來很大困難。
　　本文以某型號1.5

2、MW大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為背景，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳控制原理進(jìn)行了分析，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)分成四個部分建立數(shù)學(xué)模型;并對風(fēng)速的變化進(jìn)行了研究，建立風(fēng)速模型;利用組態(tài)軟件和MATLAB仿真平臺建立了變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)實驗系統(tǒng)，使變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的研究成為高校本科自動化專業(yè)的實踐內(nèi)容之一。
　　本文在分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距控制器和實驗系統(tǒng)，具體工作如下:
　　(1)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是一個非線性被控對象，基

3、于氣動特性分析了額定風(fēng)速以上時槳距角變化同風(fēng)速的關(guān)系，進(jìn)行了分段線性化處理，設(shè)計了帶前饋的PID控制器，并對控制器的參數(shù)應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu)。為了實現(xiàn)控制器無擾切換，設(shè)計了控制器的施密特切換策略;為了進(jìn)一步提高控制精度，使系統(tǒng)動態(tài)性能得到改善，提出了BP-PID控制算法。最后，應(yīng)用MATLAB仿真軟件對比分析了應(yīng)用不同方法設(shè)計的控制器，仿真結(jié)果表明BP-PID控制器魯棒性和抗干擾特性較好。
　　(2)為了將風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計方