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《北京交通大学》 2008年
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大型变速变距风力发电机组的柔性协调控制技术研究

邢作霞  
【摘要】: 论文研究了大型风电机组设备的主流机型---双馈型变速变距风力发电机组的整机运行控制策略。在整机运行控制策略中,提出了“柔性协调控制"的概念。在转矩、桨距和发电功率输出控制中开展了“柔性控制”的研究;为优化整机运行性能,提出整机各控制器之间须“协调控制”并开展深入研究。“柔性”是使机组能快速跟踪给定,减小载荷冲击,减小振动,输出功率平滑。“协调”是指机组各控制环节协同规划,按照不同阶段控制目标优化整机性能的一种策略。 针对大型变速变距风电机组的转矩控制、桨距控制以及整机的协调控制,采用模态线性化方法对被控对象进行建模,模型中考虑机械响应动态特征。根据风速把机组运行划分为三个工作区域后,基于Bladed软件模态线性化的被控对象,研究了区域2的最佳叶尖速比控制,引入单纯形参数寻优的办法对区域2进行柔性PID转矩控制;在研究了区域3的桨距控制策略的基础上,提出并阐述了基于专家决策系统的整机各控制器之间的协调控制策略,并进行了试验对比分析。 针对变速风电机组的振动问题,特别是传动链的扭曲振动和风轮-塔架耦合的整机振动问题,采用Campell图的分析方法分析了机组耦合共振情况,并在此基础上提出采用阻尼滤波器的办法抑制振动来减小载荷的柔性控制策略。提出了在PID控制环中加入塔架前后一阶模态频率的陷波滤波器进行塔架振动控制的方法;同时采用在额定风速之上的转矩控制中加入风轮平面内—阶模态阻尼频率的方法抑制传动链的扭曲振动。Bladed软件仿真和设备样机的在线状态监测验证控制效果。 针对双馈变速风电机组的柔性功率输出控制,建立了包括传动链中的风激励、风能吸收模型、机械传输特性、发电系统、桨距和速度控制特性等环节特性的系统模型,并进行仿真和试验研究。利用该模型,进行了自适应直接转矩变速恒频控制策略的研究,进行了机组运行发电功率输出特性仿真,并在30kW试验平台上进行机组并网试验和功率输出特性研究。还对机组运行过程中的电网电压跌落等故障进行了仿真预测和控制策略对比分析。 针对液压驱动变距系统的大惯性、系统参数非线性、时变控制特点,提出BP神经网络实时调节变距PID控制参数的柔性控制策略,通过Matlab仿真、SUT-1000机组的试验结果对比分析,验证该方法具有良好的随动控制效果。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM614

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【引证文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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5 赵杰;光伏发电并网系统的相关技术研究[D];天津大学;2012年
6 皇甫艺;燃气内燃机微型冷热电联供系统集成式热管理器的研究[D];上海交通大学;2007年
7 王树杰;柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究[D];中国海洋大学;2009年
8 杨凯钧;具有微流结构的多层散热器及应用研究[D];吉林大学;2011年
9 和彬彬;以微型燃气轮机为核心的先进能量系统研究[D];华北电力大学(北京);2010年
10 艾超;液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王丽伟;风电场风速及发电功率预测与经济效益研究[D];华北电力大学(北京);2010年
2 王旭峰;并网型光伏电站发电功率的建模与预测研究[D];华北电力大学;2013年
3 张琦;风电场发电功率预测及风机运行优化的研究[D];华北电力大学;2013年
4 徐蓓蓓;风电场风速和发电功率预测研究[D];长沙理工大学;2012年
5 王永维;600W浓缩风能型风力发电机性能的实验研究[D];内蒙古农业大学;2001年
6 田艳荣;乌海沙漠太阳能热气流发电系统塔囱的设计研究[D];内蒙古科技大学;2010年
7 郭佳;并网型光伏电站发电功率与其主气象影响因子相关性分析[D];华北电力大学;2013年
8 李鹏;风电场发电功率预测数据管理系统开发[D];华北电力大学(河北);2010年
9 张佳伟;光伏并网发电系统短期发电功率预测研究[D];南京信息工程大学;2013年
10 孟洋洋;风电场发电功率短期预测模型研究[D];重庆大学;2011年
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