变速变桨风力发电机组最佳利用风能的控制策略研究

【摘要】：风能作为一种清洁的可再生能源，由于当今社会的能源短缺，所以风能的利用变的越来越重要。因为风的不稳定性和风力发电机单机容量的不断增大，使得风力发电系统和电网的相互影响也变得越来越复杂，为了提高风力发电系统的效率和电力变换质量，有必要对风力发电机组的控制系统和控制过程进行分析。 本文在大量分析了国内外文献资料和风力发电机组工作原理的基础上，对风力发电机组的控制策略技术和风力发电机组建模技术进行了总结，而且对变速变桨风力发电机组建立了机理动态模型和仿真模型，同时对于低风速和高风速时不同的控制原理，分别进行了相应模糊控制器的设计，然后在MATLAB的simulink中进行了仿真实验。仿真的结果能够证明，在模糊控制系统的控制下，变速变桨风力发电机组在低风速时可以更好的跟踪最佳叶尖速比，在高风速时可以得到稳定的输出功率，因此风力发电机组的传动系统由于模糊控制器的设计而具有了较好的柔性，并且风力发电机组由于模糊控制器的设计而具有了良好的稳定性和动态性能，由此可见，在复杂的非线性系统中，模糊控制系统具有很高的应用价值。 【关键词】：MATLAB simulink 风力发电机组 仿真研究 模糊控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题意义和背景9-10
• 1.2 风力发电机组建模和控制研究现状10-16
• 1.2.1 风力发电机组建模11-13
• 1.2.2 风力发电机组控制策略13-16
• 1.3 本文的工作内容和重点16-17
• 第2章 风力发电机组的数学模型和仿真模型17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 变速变桨风力发电机组模型的建立17-26
• 2.2.1 风力机模型的建立17-19
• 2.2.2 风速模型的建立19-22
• 2.2.3 发电机模型的建立22-24
• 2.2.4 变桨系统模型的建立24
• 2.2.5 传动系统模型的建立24-26
• 2.3 变速变桨风力发电机组仿真26-30
• 2.3.1 整体模型的建立26-27
• 2.3.2 系统的仿真27-29
• 2.3.3 仿真结果分析29-30
• 第3章 低风速时风力发电机组风轮转速的控制30-44
• 3.1 低风速时变速变桨风力发电机组控制原理30-32
• 3.1.1 最佳叶尖速比30-32
• 3.1.2 低风速时风轮转速的控制过程32
• 3.2 模糊控制系统原理简介32-35
• 3.2.1 模糊控制系统的控制原理和特点33-34
• 3.2.2 模糊控制器的基本类型和基本结构34-35
• 3.3 模糊控制器的设计35-41
• 3.3.1 模糊控制器的总体设计35
• 3.3.2 量化因子及比例因子35-36
• 3.3.3 模糊控制器输入和输出变量的论域36
• 3.3.4 模糊规则的选择和模糊推理36-40
• 3.3.5 解模糊化方法40-41
• 3.4 模糊控制器的仿真研究41-43
• 3.5 仿真结果分析43-44
• 第4章 高风速时风力发电机组变桨控制44-54
• 4.1 变速变桨风力发电机组变桨系统概述44-47
• 4.1.1 变桨系统的控制原理45
• 4.1.2 电机驱动执行机构简介45-46
• 4.1.3 偏航系统简介46-47
• 4.2 变桨模糊控制系统的设计47-49
• 4.2.1 模糊控制器输入及输出变量的量化因子和比例因子48
• 4.2.2 模糊控制规则的制定48-49
• 4.3 变桨模糊控制系统的仿真49-52
• 4.4 变桨模糊控制系统的仿真结果分析52-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 全文总结54-55
• 5.2 研究展望55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果59-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

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