風力發(fā)電機組載荷優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、隨著風力發(fā)電系統(tǒng)裝機容量的增大,風機的葉輪半徑越來越大,風機運行過程中主要部件受到的載荷已逐漸成為一個影響風力發(fā)電機組運行性能和使用壽命的重要因素,因此引起了國內(nèi)外學者的廣泛重視。
　　從目前國內(nèi)外發(fā)表論文的情況來看,對載荷的優(yōu)化控制策略研究尚在理論研究階段,還沒有達到可實際應用的程度。降低風力機工作過程中受到的載荷,可提高風機的運行性能,延長風力機的使用壽命。因此,大型風力發(fā)電機組的載荷優(yōu)化控制策略研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2、>　　疲勞載荷是造成部件老化的主要原因,因此本文的控制目標確定為降低風力發(fā)電機組運行過程中主要受力部件(葉片、傳動鏈、塔架)承受的疲勞載荷。疲勞載荷包括兩個要素:均值和振幅。目前絕大多數(shù)文獻都圍繞著疲勞載荷振幅的優(yōu)化控制展開。這是因為疲勞載荷的均值對于部件的損耗比起疲勞載荷的振幅對部件損耗的作用要小得多。另外需注意的一點是,對載荷的優(yōu)化很可能要以犧牲其他性能指標為代價,如功率控制執(zhí)行機構(gòu)載荷和變槳執(zhí)行機構(gòu)載荷等。因此在設計載荷優(yōu)化控制策

3、略時,還要同時兼顧其他控制性能指標。在不明顯影響其他控制目標的條件下,本文針對疲勞載荷的均值和振幅分別設計了優(yōu)化控制策略。下面對這兩部分工作分別予以介紹。
　　由于風速的隨機性以及風機的非線性特性,適合設計控制器的載荷模型難以建立。這就使得以系統(tǒng)精確數(shù)學模型為基礎的經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論等控制理論難以應用。而智能控制理論針對上述問題可以提供有效的解決辦法。因此,本文基于智能控制理論,采用神經(jīng)網(wǎng)絡在線建模與傳統(tǒng)控制策略相結(jié)合的方

4、法對風機葉片的疲勞載荷均值進行了優(yōu)化,并將控制算法應用到風機的非線性模型中,在MATLAB/SIMULINK中進行了仿真。仿真結(jié)果顯示,在不明顯影響功率控制效果的前提下,葉片疲勞載荷均值明顯下降。
　　對風機載荷均值的優(yōu)化就是對風機控制信號(當風機工作于額定風速以上時)均值的尋優(yōu)。而對風力機載荷振幅的優(yōu)化則對應控制信號動態(tài)軌跡的尋優(yōu)?；谝陨险J識,本文應用最優(yōu)控制理論,基于風機在工作點處的線性化模型,以葉片、塔架、傳動鏈疲勞載荷振