雙饋風力發(fā)電機積分滑模勵磁控制與混合粒子群優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子交流勵磁，因勵磁電流頻率、幅值和相位可控，具有功率調(diào)節(jié)靈活、調(diào)速性能優(yōu)良及勵磁容量小等優(yōu)點，成為目前變速恒頻風力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的主要機型之一。有效的勵磁控制策略是實現(xiàn)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)越運行性能的關(guān)鍵，而雙饋發(fā)電機良好的電磁特性及工作特性是實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)有效控制的前提。因此，雙饋風力發(fā)電機勵磁控制與優(yōu)化設(shè)計研究對于風電技術(shù)進步和風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
　　 本文圍繞雙饋風力發(fā)電機勵磁控制易受系統(tǒng)不確性影響的問

2、題，建立了雙饋風力發(fā)電機空載及發(fā)電運行狀態(tài)下勵磁控制模型，證明了滑?？刂撇呗詫Πㄟ\行狀態(tài)切換在內(nèi)的系統(tǒng)不確定因素具有匹配性，提出了一種基于指數(shù)趨近率的雙饋風力發(fā)電機積分滑模勵磁控制策略，并對理想情況、電機參數(shù)攝動、電網(wǎng)電壓擾動及狀態(tài)切換情況下雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)空載運行勵磁控制進行仿真研究。結(jié)果表明，積分滑模勵磁控制策略無需任何調(diào)整即可實現(xiàn)雙饋風力發(fā)電機從空載運行到發(fā)電運行，且對電機參數(shù)攝動及電網(wǎng)電壓擾動具有較強的魯棒性。
　　

3、同時，本文針對粒子群算法在處理雙饋風力發(fā)電機優(yōu)化設(shè)計等非線性多峰值優(yōu)化問題時收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)等問題，提出了混合粒子群優(yōu)化算法，在慣性權(quán)重更新機制中引入了個體模糊調(diào)節(jié)策略，對同一代的不同粒子根據(jù)適應(yīng)度值優(yōu)劣模糊選擇不同的慣性權(quán)重；在粒子位置更新機制中引入了自適應(yīng)變異操作，根據(jù)種群多樣性狀況自適應(yīng)確定變異概率和變異因子。Benchmark函數(shù)測試結(jié)果表明，混合粒子群優(yōu)化算法動態(tài)平衡了全局搜索與局部搜索能力，實現(xiàn)了算法收斂性和種群多

4、樣性的同時兼顧，從而提高了收斂速度和尋優(yōu)精度，不易陷入局部最優(yōu)，對于非線性多峰值優(yōu)化問題不失為一種有效地求解方法。
　　 此外，本文研究了雙饋風力發(fā)電機電磁設(shè)計特點，探討了發(fā)電機與勵磁變換器參數(shù)匹配問題，分析了非正弦勵磁諧波影響，進而建立了電機優(yōu)化設(shè)計模型。在此基礎(chǔ)上，利用混合粒子群優(yōu)化算法分別實現(xiàn)了雙饋風力發(fā)電機有效材料成本、額定效率和效率曲線平坦性優(yōu)化設(shè)計，提出了一種基于Pareto最優(yōu)的雙饋風力發(fā)電機混合粒子群多目標優(yōu)化設(shè)