風(fēng)電系統(tǒng)中變速變槳距智能控制器研究.pdf

1、隨著社會(huì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，環(huán)境污染、能源短缺等問(wèn)題日益嚴(yán)重，發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色可再生能源迫在眉睫。我國(guó)風(fēng)力資源豐富，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)對(duì)于解決我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題有非常重要的意義。風(fēng)電技術(shù)發(fā)展至今，風(fēng)力機(jī)組單機(jī)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(jī)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(guó)家相比，我國(guó)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(jìn)學(xué)習(xí)為

2、主，尤其是對(duì)于新興的直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào):12521039，項(xiàng)目名稱(chēng):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(jī)組中的變槳距控制技術(shù)，設(shè)計(jì)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(jìn)行了仿真，具有一定的理論和實(shí)際意義。
　　 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的概況，分析比較了目前最常

3、用的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)。以采用永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，分析了風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)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(jī)組的風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、變槳距控制器模型以及永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在matlab/simulink中仿真了一臺(tái)7.5kW的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組，以直觀的得出機(jī)組工作過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性，為進(jìn)一步研究永磁同步風(fēng)電機(jī)組的智能變槳控制器打下了理論基礎(chǔ)。
　　

4、 接下來(lái)分析介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊控制理論，針對(duì)永磁同步風(fēng)電機(jī)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(biāo)的不同，分別設(shè)計(jì)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(duì)附錄中的數(shù)據(jù)進(jìn)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(xún)表，用以控制小風(fēng)速下（此時(shí)槳距角將保持0°角不變）的轉(zhuǎn)速控制，達(dá)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

5、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(duì)應(yīng)的論域，推導(dǎo)出模糊控制規(guī)則，計(jì)算出模糊控制查詢(xún)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(dòng)的輸出功率。
　　 最后，基于matlab/simulink環(huán)境下建立了一個(gè)2MW的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，分別在小風(fēng)速和大風(fēng)速下進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明兩種控制器是切實(shí)可行的，較好的反映了風(fēng)力機(jī)組在兩種風(fēng)速下的動(dòng)態(tài)特性，具有一定的抗干擾性和