大型海上漂浮式風(fēng)電機(jī)組變槳控制策略研究.pdf

1、相較于陸上風(fēng)力發(fā)電，海上風(fēng)力發(fā)電因具有不占用土地資源、風(fēng)資源豐富且靠近電力負(fù)荷中心等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到各國(guó)大力發(fā)展。然而隨著潮間帶及近海區(qū)域風(fēng)電資源開發(fā)強(qiáng)度逐漸飽和，以及沿海地區(qū)環(huán)境保護(hù)呼聲的日益強(qiáng)烈，今后海上風(fēng)電從潮間帶和近海走向深海將是必然趨勢(shì)。漂浮式風(fēng)電機(jī)組作為一種安裝在浮式平臺(tái)的風(fēng)力機(jī)為風(fēng)力發(fā)電從近海走向遠(yuǎn)海提供了一種可行的方案。然而，對(duì)于漂浮式風(fēng)電機(jī)組，其所受的外界載荷和系統(tǒng)模型比陸上和近海風(fēng)電機(jī)組更加復(fù)雜。因此，迫切需要先進(jìn)的

2、控制方法以保證漂浮式風(fēng)電機(jī)組在復(fù)雜的外界載荷和系統(tǒng)模型不確定性的條件下不僅能保持功率的平穩(wěn)輸出，同時(shí)也能在一定程度上抑制變槳控制對(duì)浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響。此外，風(fēng)電機(jī)組在這種條件下運(yùn)行，其執(zhí)行器、傳感器出現(xiàn)故障的概率會(huì)相應(yīng)升高，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組的可靠性和功率的平穩(wěn)輸出。有鑒于此，論文將以深海漂浮式風(fēng)電機(jī)組在無(wú)故障和故障情況下功率的平穩(wěn)輸出為主要目標(biāo)展開研究，完成的主要研究工作有：
　?、俳⑵∈斤L(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模型。
　　論文在漂浮式

3、風(fēng)電機(jī)組基本動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)之上，分別建立了其主要部分的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組空氣動(dòng)力性能特點(diǎn)，建立了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的廣義非線性數(shù)學(xué)模型；根據(jù)浮式平臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能特點(diǎn)，建立了漂浮式風(fēng)力機(jī)有限自由度的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型；針對(duì)風(fēng)電機(jī)組槳距系統(tǒng)，分別建立了槳距系統(tǒng)的無(wú)故障情況下的二階數(shù)學(xué)模型、執(zhí)行器故障模型和傳感器故障模型。
　?、谠O(shè)計(jì)在無(wú)故障情況下漂浮式風(fēng)電機(jī)組變槳控制策略。
　　論文針對(duì)漂浮式風(fēng)電機(jī)組存在的風(fēng)、浪、流作為外部擾動(dòng)引起的

4、復(fù)雜載荷以及模型不確定性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于自動(dòng)擾動(dòng)補(bǔ)償(ADR)的海上漂浮式風(fēng)電機(jī)組變槳控制策略。該控制器的控制目標(biāo)是在保證輸出功率平滑的前提下避免由功率調(diào)節(jié)造成浮臺(tái)俯仰運(yùn)動(dòng)的加劇。利用美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)提供的高仿真度非線性風(fēng)力機(jī)模型(FAST)，結(jié)合Matlab/Simulink進(jìn)行控制策略的仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，與增益調(diào)度PI控制策略相比，所提方法具有更好的功率控制效果。
　?、墼O(shè)計(jì)在槳距系統(tǒng)故障情況下漂浮式風(fēng)電