兆瓦級風電機組最佳功率控制研究.pdf

1、隨著社會發(fā)展,清潔的可再生能源如風能的大力發(fā)展對緩解能源危機具有十分重要的意義,風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)是機組組成的核心部件,其控制技術代表著發(fā)電機組的性能品質。本文的研究對象為國產的1.5MW風電機組,對其風力發(fā)電低風速下最佳功率控制和高風速下最佳功率控制做了深入分析,并在MATLAB下進行了仿真和分析。
　　 本文以研究風速模型和空氣動力學基礎理論為起點,分析風電機組不同風速下的工作狀態(tài),介紹風機的原理和模型,設計模糊控制器,在

2、低風速下,將模糊控制技術應用到最大風能捕獲的控制中來。仿真結果顯示,低風速下,風機功率系數最大并保持恒定?？梢员砻?模糊控制具有較好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。應用模糊控制來調整葉尖速比使得風機捕獲最大風能以實現了低風速下風電機組的最佳功率控制的目標。
　　 高風速下,設計PID功率控制器,通過調整槳距角獲得功率平滑,依據控制系統(tǒng)的品質和目標,采用了以ITAE(Integraltimeabsoluteerror,誤差絕對值與時間乘積積分

3、)準則的目標函數來衡量高風速下兆瓦級風電機組控制系統(tǒng)中的最佳功率控制器的效果,采用IGAE(Immunegeneticalgorithmwithelitis,免疫遺傳算法)來優(yōu)化PID功率控制器,依據風機功率變化情況來尋找與最優(yōu)抗體對應的PID參數,最后獲得最佳功率控制效果。PID控制器具有結構簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點,但這種方法過分依賴于控制對象的模型參數,魯棒性較差。針對風機的數學模型具有多變量、非線性、強耦合及風機運行環(huán)境的

4、復雜性和使用傳統(tǒng)PID控制出現的問題,本文設計FAPID(FuzzyadaptivePID,模糊自適應PID)功率控制器,并基于ITAE準則,依靠ACSA(Antcolonysystemalgorithm,蟻群系統(tǒng)算法)對FAPID的量化比例因子進行優(yōu)化,繼而對整個風力發(fā)電機組進行仿真。仿真結果表明兆瓦級風電機組模糊PID功率控制器能將功率穩(wěn)定在額定功率附近,減小了采用PID功率控制器時的功率波動,ITAE值極小,模糊PID控制繼承了常