變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組最大風能捕獲與恒功率控制研究.pdf

1、近年來,化石能源資源的枯竭和日益嚴重的環(huán)境污染問題引起了世界各國的廣泛關注,為了促進能源產(chǎn)業(yè)升級和社會就業(yè)率的增加,許多國家投入大量資金和人力進行可再生能源的開發(fā)。由于風力發(fā)電最具有大規(guī)模商業(yè)開發(fā)價值,使其在眾多可再生能源開發(fā)中獲得。陜速發(fā)展。由于風電裝機容量大幅增加,設計良好最大風能捕獲控制策略對提高風能利用效率的影響更加顯著。
　　 在額定風速以上時,風電機組過大功率波動會導致風電機組機械和電氣部件的損傷,因此設計良好的恒功

2、率控制策略尤為重要。因為變速恒頻雙饋風力發(fā)電機組具有其獨特的優(yōu)勢,本文針對變速恒頻雙饋風電機組的最大風能捕獲控制和恒功率控制展開研究。
　　 論文首先對風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的組成及其各部分的數(shù)學模型進行了簡單介紹,然后,推導了風力發(fā)電系的數(shù)學模型,為控制系統(tǒng)的設計做好準備。
　　 為了提高風力發(fā)電系統(tǒng)的效率,在額定風速以下時需要通過發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)改變風力機轉(zhuǎn)速,使風力機運行于最優(yōu)葉

3、尖速比狀態(tài),實現(xiàn)最大風能的捕獲。傳統(tǒng)的最大風能捕獲控制策略往往是將發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩作為控制變量,沒有考慮電磁轉(zhuǎn)矩的具體實現(xiàn)問題。由于雙饋電機電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)可直接通過轉(zhuǎn)子電壓的控制來實現(xiàn),為此,本文直接設計通過雙饋電機轉(zhuǎn)子電壓的調(diào)節(jié)實現(xiàn)最大風能捕獲的算法的新策略,所提控制算法利用狀態(tài)估計理論對風力機的空氣動力轉(zhuǎn)矩進行估計,而后利用風速、風力機轉(zhuǎn)速和空氣動力轉(zhuǎn)矩之間的關系,通過牛頓迭代算法獲得了有效風速信號,解決了風速難以準確測量這一問題。另

4、外,針對轉(zhuǎn)速信號中通常會有噪聲的存在以及雙饋電機參數(shù)在運行中會發(fā)生變化這一事實,在仿真驗證時有效考慮了這兩個因素對控制系統(tǒng)性能的影響。由于風力發(fā)電系統(tǒng)是一個強非線性的系統(tǒng),我們利用了基于微分幾何的狀態(tài)反饋線性化理論進行了控制器的設計。仿真結果表明,所提控制策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最大風能的捕獲和電機銅耗最小的目標,而且對擾動具有一定的魯棒性。
　　 由于在額定風速以上時,風力發(fā)電機組的控制目標由最大風能捕獲控制轉(zhuǎn)變?yōu)楹愎β士刂?論文首先