MW级双馈风电机组偏航控制系统的优化及仿真

【摘要】： 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题,风能作为一种清洁的可再生能源,已经受到世界各国的高度重视。本课题以MW级双馈发电机组偏航控制系统为研究背景,重点对偏航控制系统对最大风能捕获率问题进行研究。 针对双馈变速恒频风力发电机组来说,为了获取更多的风能,本文通过改善偏航控制系统,来提高风力机的发电效率。由于偏航控制系统中的风向传感器位于下风向,受到紊流等各种不利因素的影响,且自身的测向精度也存在不足,导致对风精度不高,而且当对风精度在±150之内时,风向标传感器不能检测到实际的风向,进而降低了风力发电机组的发电效率。针对以上问题,本课题提出了一种基于风向变化的偏航控制系统的优化策略,快速调节机舱的偏转角度,使风力发电机风轮法线方向与变化的风向始终保持一致,从而提高机组的发电效率,完成对偏航控制系统的优化。 文章首先对风力发电机组中的偏航控制系统进行研究,分析了影响偏航控制的因素,介绍了偏航控制系统的结构,指出风向标传感器存在的问题；然后阐述双馈型风力发电机组的组成和工作原理,建立双馈发电机的输出功率的数学模型；根据以上的理论基础,设计大范围内采用风向标传感器和角位移传感器信息融合的偏航控制策略和基于爬山算法和陀螺仪相结合的小范围的偏航控制策略。最后通过MATLAB仿真软件,对双馈发电机的输出功率进行仿真分析,根据仿真结果和爬山算法程序的相结合,来验证算法的可行性与有效性。 【关键词】：双馈风力发电机 偏航控制系统 爬山算法 优化 仿真
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 目录5-8
• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 插图索引10-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 全球风力发电产业现状13-15
• 1.2.1 国际风力发电现状及前景13
• 1.2.2 国内风力发电现状及前景13-15
• 1.3 风力发电机组控制技术15-16
• 1.4 风力发电机组的控制策略16-17
• 1.5 本课题研究的主要内容17-19
• 1.5.1 研究内容及目的17
• 1.5.2 本课题的结构17-19
• 第2章 MW级风力发电机组偏航系统的研究19-41
• 2.1 引言19
• 2.2 风特性对偏航系统的影响19-27
• 2.2.1 风向信号的分析19-21
• 2.2.1.1 风向19
• 2.2.1.2 风向的测量19-21
• 2.2.2 风速的分析21-27
• 2.2.2.1 风速的测量21-23
• 2.2.2.2 风速分布模型23-25
• 2.2.2.3 风速的数学模型25-26
• 2.2.2.4 风速的仿真模型26-27
• 2.3 风力发电机组偏航控制系统的分析27-40
• 2.3.1 偏航控制原理28-30
• 2.3.2 偏航控制系统的结构分析30-34
• 2.3.2.1 偏航控制器31
• 2.3.2.2 风向传感器31-33
• 2.3.2.3 解缆传感器33-34
• 2.3.3 偏航系统的控制过程34-40
• 2.3.3.1 风向标控制的自动偏航35-36
• 2.3.3.2 风向标控制的90°侧风36-37
• 2.3.3.3 人工偏航37-38
• 2.3.3.4 自动解缆38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 双馈型风力发电机概述41-51
• 3.1 引言41
• 3.2 双馈风力发电系统的组成41-42
• 3.3 MW级双馈风电机组的工作原理42-44
• 3.4 双馈风力发电机的工作流程44
• 3.5 双馈风力发电机的数学模型44-49
• 3.5.1 三相静止坐标下双馈电机的数学模型45-47
• 3.5.2 双馈发电机坐标变换数学模型47-49
• 3.5.2.1 从三相到两相三维静止坐标变换(Clarke变换)47-48
• 3.5.2.2 两相静止和两相旋转之间的坐标变换48-49
• 3.5.2.3 双馈发电机坐标变换数学模型49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 MW级风电机组偏航控制系统的优化51-67
• 4.1 引言51-52
• 4.2 基于风向标控制的偏航控制系统52
• 4.3 基于爬山算法的风力发电机组偏航控制系统52-60
• 4.3.1 爬山算法的原理52-54
• 4.3.2 爬山算法在偏航控制系统中的应用54-55
• 4.3.3 偏航系统控制策略的设计55-60
• 4.3.3.1 基于爬山算法的功率控制56-58
• 4.3.3.2 反馈控制的设计58
• 4.3.3.3 控制器的选用58-60
• 4.4 基于爬山算法偏航控制系统的仿真60-64
• 4.5 基于爬山算法偏航控制系统的实现64-65
• 4.6 本章小结65-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 5.1 总结67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 附录A:攻读学位期间所发表的学术论文及科研情况74-75
• 附录B75-77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

利用霍尔传感器芯片设计直流电流检测电路    邓重一

风电机组偏航Fuzzy-PID合成控制系统仿真    朴海国;王志新;

变速恒频双馈发电机励磁控制策略综述    李辉,杨顺昌,廖勇,何蓓

关于风力发电技术的几点思考    张照煌,刘衍平,李林

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制    刘其辉,贺益康,赵仁德

大型风电场及风电机组的控制系统    徐甫荣

FM350在MW级风力发电机组偏航控制系统中的应用    王文卓;姚兴佳;单光坤;

中国风力发电的发展现状和前景    李永东;

LEM传感器在电气参数测试中的应用    李靖,黄绍平,张深基

烧结机尾断面图像在线处理与分析方法研究    宋宝宇;杨春雨;杨东晓;费静;王奎越;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

基于LM-BP网络的南水北调东线源头水质综合评价    夏美娟;梁雪春;

变量施药系统电机调速的仿真研究    韦韫;邵陆寿;

Matlab在《自动控制原理》教学中的应用    李彦梅;张三刚;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

三轴车辆全轮转向控制系统研究    宋海军;张继平;刘西侠;孔芳;

变速恒频双馈异步发电机组的控制技术    刘尹霞;刘峰;

基于Agent的工程保障分队任务规划研究    冯柯;郑伟;李焕良;孙伟;马玉皓;

基于dSPACE平台的稳瞄控制系统建模方法研究    胥青青;吴玉敬;张璟玥;姜世洲;

风力发电机组偏航控制系统    张嘉英;王文兰;蔡永刚;

双馈异步发电机的不同目标优化控制    张文娟;高勇;杨媛;

爬山算法在风力发电机组偏航控制系统中的应用    邹强;刘波峰;彭镭;王家乐;

内蒙古新能源的开发利用与我国能源可持续发展    明杰,刘志璋,明珠

风力叶片的纤维缠绕设计    韩振宇;孟庆鑫;富宏亚;付云忠;张勇;

利用霍尔传感器芯片设计直流电流检测电路    邓重一

并网型风力发电系统的现状与发展    耿华;杨耕;崔扬;梁之龙;

超导储能改善并网风电场稳定性的研究    吴俊玲,吴畏,周双喜

虚拟仪器技术——现代电工电子测量仪器的发展方向    黄明俊,赵伟,侯国屏,陈君

永磁同步电机风力发电系统的自寻优控制    闫耀民,范瑜,汪至中

新型可再生能源发电馈网系统研究    刘志刚,汪至中,范瑜,郑琼林

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究    赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江

双馈调速同步感应电动机的分析及控制    邱培基，夏书杰，卓忠疆

基于模糊控制的风力发电机组偏航控制算法研究    张礼达;高梁;黄华;

爬山算法在风力发电机组偏航控制系统中的应用    邹强;刘波峰;彭镭;王家乐;

中小型风力机偏航控制系统设计    魏列江;张振华;胡晓敏;王喜良;

PLC调速系统对风电机组的偏航控制    裴兴林;程明杰;薛仰全;张俊妍;

风力发电机控制系统的可靠性设计    孟彦京;金璐;

基于智能多代理的变速恒频风电机组分布式控制策略    郑刚;徐红兵;王新珩;邹见效;

迅息    

简讯    

维斯塔斯 风能公司概况    得时;

GE风能技术走进中国——记风力发电机组技术发展及本地化生产研讨会    本刊编辑部

MW级风力发电机组风轮叶片用环氧结构胶粘剂    许愿;孙乃松;王建斌;

风力发电机组风轮叶片材料的使用方向    

风力发电机组整体运行效率的评估研究    马宁;翟庆志;仝超;王国成;

风力发电机组的智能控制仿真研究    胡林静;席东民;王永兰;

水平轴风力发电机组通用动力学建模研究    刘桦;邓良;廖晖;

对风力发电机组并网技术问题的探讨    陈艳;

风力发电机组火灾危险性及防范措施研究    杨旭坤;

叶轮和机舱对风力发电机组动力特性及地震反应谱响应的影响分析    祝磊;姚小芹;

风力发电机组用轮毂底座等大型低温球铁件的铸造技术    

由信息预测方法可推断2011年是全球发生Mw≥9.0级巨大地震的年份    耿庆国;

风电装备“吹”出大产业    本报记者 姚学文　通讯员 任彬彬

风力发电机组控制系统关键技术获突破    

新能源面临两大困局普及亟待政策统筹    英莲

湘电集团：携关键技术乘“风”而上    本报记者 冯济武

发电集团“风驰电掣”    记者 马钦麟　实习生 杨珍

中石油首台兆瓦级风力发电机组在“辽河”下线    首席记者 吕红丽

东汽第1000台风电机组下线    本报记者 李联慧

中国国电集团总经理朱永芃来连考察    通讯员 严维新 吉志强 记者 贺耀堂

北车风电首台风力发电机组下线    记者 庄云锋

破解风电防雷的“紧箍咒”    本报记者 高琳　潘继鹏

MW级风力发电机组关键部件振动分析与故障诊断方法研究    曲弋

风力发电机组控制策略优化与实验平台研究    刘军

风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究    卢奭瑄

水平轴风力发电机组风轮叶片优化设计研究    徐宝清

风力发电机组振动检测及噪声评估研究    吴宏钢

海上风电机组系统动力学建模及仿真分析研究    王磊

变速定桨风力发电系统控制技术研究    陈杰

大型风电机组整机及关键部件仿真分析与优化设计研究    李俊

兆瓦级垂直轴风力发电机组的关键技术研究    葛俊旭

MW级异步电机双三电平变频系统研究    韩耀飞

MW级双馈风电机组偏航控制系统的优化及仿真    马小英

兆瓦级变浆距风力发电机组智能控制系统的研究    赵阳

变速变桨距风力发电机组的滑模变结构控制技术研究    王立军

风力发电机组综合优化选型方法研究    刘瑞轩

含风力发电机组的网络能量分布特征分析    刘苑红

风力发电机组振动监控系统研究    王有珺

双馈感应风力发电机组运行控制的物理模拟仿真    晁储琰

1.5MW风力发电机组液控技术研究    孙勇

风力发电机组振动在线监测及故障诊断    张小科

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术研究    吴建明