電動(dòng)變槳系統(tǒng)的模糊控制研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染已成為當(dāng)今社會(huì)所面臨的兩大難題。風(fēng)能作為一種無污染、可再生的綠色能源,受到了世界各國的普遍重視。高效、可靠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研發(fā)己經(jīng)成為能源技術(shù)領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。隨著單機(jī)容量的不斷增大,變槳距風(fēng)力機(jī)逐漸成為風(fēng)電市場(chǎng)的主流機(jī)型,開展對(duì)變槳距控制技術(shù)的研究具有重大意義。本文以國產(chǎn)兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)為背景,對(duì)電動(dòng)變槳距控制技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　 本文首先從變槳距風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)原理入手,研究了風(fēng)力機(jī)變槳距控制的基本

2、規(guī)律,設(shè)計(jì)了電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。選擇交流電機(jī)作為電動(dòng)變槳系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī),研究了坐標(biāo)變換理論和交流感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制原理。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù),設(shè)計(jì)了位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三閉環(huán)控制的電動(dòng)變槳伺服系統(tǒng)控制方案。
　　 為了滿足電動(dòng)變槳伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、靜態(tài)誤差小的性能要求,針對(duì)交流異步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合、多變量的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,將模糊控制理論運(yùn)用到電動(dòng)變槳伺服系統(tǒng)當(dāng)中

3、,并對(duì)電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。其中,電流環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制算法以實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；速度環(huán)采用變論域模糊控制算法以提高系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)能力；位置環(huán)采用模糊免疫PD控制算法以實(shí)現(xiàn)槳距角位置的快速、準(zhǔn)確、無超調(diào)跟蹤。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化的情況下,對(duì)風(fēng)力機(jī)安全鏈系統(tǒng)正常和故障兩種運(yùn)行工況進(jìn)行仿真研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)變槳距系統(tǒng)可以取得較好的控制效果,符合風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
　　 以國產(chǎn)1MW變距型風(fēng)

4、力發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象,建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組統(tǒng)一功率控制仿真模型,并將上述設(shè)計(jì)的電動(dòng)變槳伺服系統(tǒng)應(yīng)用到該系統(tǒng)模型中。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng),本文將模糊自適應(yīng)控制算法應(yīng)用于發(fā)電機(jī)功率控制。通過對(duì)槳距角、風(fēng)力機(jī)輸出功率等仿真結(jié)果的分析可知,在額定風(fēng)速以上,通過對(duì)槳葉槳距角的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),可使風(fēng)力機(jī)的輸出功率維持在額定功率附近。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了基于模糊控制的電動(dòng)變槳系統(tǒng)能夠滿足風(fēng)力機(jī)的功率控制要求,驗(yàn)證了該電動(dòng)變槳系統(tǒng)的設(shè)