收藏本站
《沈阳工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大型风电机组变桨距控制策略研究

王哲  
【摘要】:为了实现可持续发展,我国正在大力开发清洁能源,由此,风电产业得到快速发展。风电技术是风电产业的核心,其中,功率控制和减小不平衡载荷成为风电机组大型化的关键技术。本文对国产大型风力发电机组(SUT-3000)的整机变桨距控制策略进行研究。在分析变桨距控制基本规律的基础上,提出了以功率控制为主要目标的统一变桨距控制(CPC)和以减小不平衡载荷为主要目标的独立变桨距控制(IPC)的策略和实现方法。 首先,针对风电系统输出功率的稳定性受风速随机不确定性影响的问题,提出基于径向基函数(RBF)神经网络自整定PID的统一变桨距控制方案。建立了风机及变桨距机构数学模型。在风速高于额定风速的情况下,用RBF神经网络来实时调整PID变桨距控制器的参数。根据风速的变化调整桨叶桨距角,从而调节发电机的输出功率使风电机组的输出功率稳定在额定值附近。仿真结果表明,基于RBF神经网络自整定PID的电动变桨距控制方案比传统PID变桨距控制方案输出功率更稳定,系统具有超调量小、鲁棒性较强等优点。 其次,针对传统独立变桨距控制无法在高频段减小载荷及风速建模复杂的问题,提出了基于前馈-反馈结构的多变量LQG最优独立变桨距控制策略。本文所设计的多变量控制器由最优线性二次高斯函数(LQG)控制器和基于风速信号估计的前馈扰动补偿控制器组成。前馈控制器侧重于补偿风速低频分量对风轮力矩的影响。风速估计采用基于简单而有效的随机游走模型,避免了建立复杂的风速模型。有效风速的俯仰方向和偏航方向分量用随机游走模型来近似。通过仿真对该方法与采用不同模型的传统独立变桨距控制方法进行对比。结果表明:两种独立桨距控制都能够减小不平衡载荷的影响,多变量LQG最优独立变桨距控制策略的减载效果更好,而且,可实现高频段减载,因此更适合于大型风力发电机组的桨距控制。 最后,完成了3 MW电动变桨距半实物数字综合仿真平台设计与实验工作。半实物仿真平台中风电机组运行控制系统、电动变桨距执行机构、传感系统都是实物,而其它如风轮、塔架、发电机等都用仿真软件来模拟,整个半实物仿真实验台相当于台变桨距风机。对统一变桨和独立变桨控制策略实施的有效性进行了验证。实验结果表明,所设计的控制方案能满足控制要求,理论和仿真研究是正确的、可行的和有效的。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM315

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王晓东;大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 张纯明;大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 卢奭瑄;风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 李泰;双馈式风能转换系统智能控制方法的研究[D];江南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡智慧;唐忠;马士英;;基于RBF神经网络的永磁同步电机在线辨识与模型参考自适应控制[J];华东电力;2008年02期
2 叶杭冶;李伟;林勇刚;刘宏伟;;基于半物理仿真的变速恒频独立变桨距控制[J];机床与液压;2009年01期
3 李志梅;魏本建;赵东标;;风电机组电动变桨距传动机构设计与仿真[J];机械传动;2009年06期
4 魏本建;李志梅;;风电机组电动变桨距控制系统设计[J];机电工程技术;2010年01期
5 包能胜,姜桐,陈庆新;变转速风力机额定风速以上的非线性控制——恒功率输出控制问题[J];控制理论与应用;1999年05期
6 陈雷,邢作霞,潘建,钟明舫;大型风力发电机组技术发展趋势[J];可再生能源;2003年01期
7 邢钢;郭威;;风力发电机组变桨距控制方法研究[J];农业工程学报;2008年05期
8 张洋;李强;张晓东;;风力发电机组控制技术综述[J];水利电力机械;2007年07期
9 宋新甫;刘军;黄戈;;基于RBF神经网络整定PID的风力发电变桨距控制[J];电网与清洁能源;2009年04期
10 姚兴佳,王凤翔,邓英,武魁;并网型风电机组智能控制技术[J];沈阳工业大学学报;1998年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 林勇刚;大型风力机变桨距控制技术研究[D];浙江大学;2005年
2 贾增周;大型风力发电机组的智能滑模变结构控制研究[D];华北电力大学(河北);2008年
3 邢作霞;大型变速变距风力发电机组的柔性协调控制技术研究[D];北京交通大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈实,谢少军;大型并网风电机组动态无功补偿装置的研究[J];华北电力技术;2004年04期
2 陈建军;龚南斌;;风力发电并网对电力系统电能质量的影响分析[J];华北电力技术;2010年05期
3 郑黎明,许移庆;变速风力发电机模型参考自适应控制[J];华北电力大学学报;2005年02期
4 王东风;贾增周;孙剑;徐大平;;MW级变速恒频风力发电机组的一种复合控制方法[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年02期
5 徐大平;高峰;吕跃刚;;应用高阶统计量对风电场风速建模与仿真[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年03期
6 许凌峰;徐大平;高峰;吕跃刚;;基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年01期
7 亢猛;王东风;韩璞;孙月亮;;基于最小二乘支持向量机的变速风力发电机组模糊控制器[J];华北电力大学学报(自然科学版);2010年06期
8 晏俊秋;肖成;张磊;;风力发电机的模糊PID控制器设计[J];河北工业大学学报;2010年02期
9 张磊;孙映光;吕翔宙;;基于Bladed软件的风电机组变桨距控制系统设计[J];河北工业大学学报;2011年06期
10 高一丹;张步涵;;并网双馈风力发电机组的建模与仿真[J];湖北工业大学学报;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 骆超;马伟斌;龚宇烈;;中低温地热发电系统的研究与应用[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
2 缪江豫;邢瑞鹏;;我国高原地区风力发电研究[A];2011建筑工程电气技术文集[C];2011年
3 周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;;自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 杨锡运;刘欣然;;积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘青松;岳晋萍;;基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 莫显聪;;风力发电之转子侧变换器的研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
7 曲勇;骆超;龚宇烈;;中低温地热发电系统的应用[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
8 陆晔;滕蓓;祁恩荣;;基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
9 周振凯;刘占芳;颜世军;;水平轴风力机风轮的气动设计[A];重庆力学学会2009年学术年会论文集[C];2009年
10 唐飞熊;秦大同;陈亮;;风电齿轮箱随机输入载荷的处理方法[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
2 秦青林;城市能源战略储备系统研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
4 撖奥洋;变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究[D];华中科技大学;2010年
5 吴定会;风能转换系统的分析、控制与优化方法研究[D];江南大学;2010年
6 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
7 单光坤;兆瓦级风电机组状态监测及故障诊断研究[D];沈阳工业大学;2011年
8 刘颖明;永磁式直驱风电机组控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
9 井艳军;双馈风电机组模型预测控制研究[D];沈阳工业大学;2011年
10 王晓东;大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王东风;贾增周;孙剑;徐大平;;变桨距风力发电系统的滑模变结构控制[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年01期
2 许凌峰;徐大平;高峰;吕跃刚;;基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年01期
3 祝贺;徐建源;张明理;李斌;;风力发电技术发展现状及关键问题[J];华东电力;2009年02期
4 范晓旭;白焰;吕跃刚;徐大平;;变桨距风力机多风况模拟系统研究[J];华东电力;2010年01期
5 孔屹刚;王杰;顾浩;王志新;徐大林;;基于风剪切和塔影效应的大型风力机独立变桨控制研究[J];华东电力;2011年04期
6 王立刚;曹登庆;胡超;黄文虎;;叶片振动对转子—轴承系统动力学行为的影响[J];哈尔滨工程大学学报;2007年03期
7 朱波;张兴;曾凡超;曹仁贤;;风电机组电动变桨距控制系统的研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2010年08期
8 韩志刚,杨艳梅;多输入多输出非线性系统的无模型控制律[J];黑龙江大学自然科学学报;1995年02期
9 叶杭冶;李伟;林勇刚;刘宏伟;;基于半物理仿真的变速恒频独立变桨距控制[J];机床与液压;2009年01期
10 张明锋;邓凯;陈波;王盛;高涛;方正;王树春;;中国风电产业现状与发展[J];机电工程;2010年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘颖明;永磁式直驱风电机组控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 王晓东;大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 林勇刚;大型风力机变桨距控制技术研究[D];浙江大学;2005年
4 迟永宁;大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D];中国电力科学研究院;2006年
5 金鑫;风力发电机组系统建模与仿真研究[D];重庆大学;2007年
6 易军;针对不确定非线性对象的网络学习控制系统研究[D];上海大学;2007年
7 刘峻华;大型汽轮发电机组轴系扭振研究[D];华中科技大学;2006年
8 徐新民;FPGA资源动态重构及低功耗研究[D];浙江大学;2007年
9 贾增周;大型风力发电机组的智能滑模变结构控制研究[D];华北电力大学(河北);2008年
10 邢作霞;大型变速变距风力发电机组的柔性协调控制技术研究[D];北京交通大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 姚兴佳;侯世旭;王晓东;刘颖明;;3MW双馈式风电机组变桨控制策略优化研究[J];可再生能源;2013年02期
2 付广振;王维庆;王海云;张新燕;;基于载荷抑制的大型风机独立变桨距控制的研究[J];化工自动化及仪表;2013年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张纯明;大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张新房,徐大平,柳亦兵,王国平;风力发电技术的发展及相关控制问题综述[J];华北电力技术;2005年05期
2 李先允;陈小虎;唐国庆;;大型风力发电场等值建模研究综述[J];华北电力大学学报;2006年01期
3 许凌峰;徐大平;高峰;吕跃刚;;基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年01期
4 叶运骅;并网型变速风力发电机组的控制技术与策略[J];哈尔滨建筑大学学报;2002年06期
5 张兴,司媛媛,张强,李维华,曹仁贤;基于Labview的虚拟风场算法的研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2005年09期
6 晋玉强;梁瑞胜;申浩;;一类非线性系统的神经网络自适应控制[J];海军航空工程学院学报;2007年02期
7 王永初;智能控制理论与系统的发展评述[J];华侨大学学报(自然科学版);2004年01期
8 李树广 ,何志明;模糊自适应PID控制在立式风力发电系统中的应用[J];测控技术;2003年07期
9 黄卉;关于比例阀控非对称缸系统的建模问题[J];机床电器;2000年03期
10 游张平,王卫锋;基于SIMULINK的液压伺服系统动态仿真[J];机床与液压;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈文轩;;大型水平轴风力发电机组动态载荷计算方法研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 卞松江;变速恒频风力发电关键技术研究[D];浙江大学;2003年
2 张新房;大型风力发电机组的智能控制研究[D];华北电力大学(北京);2005年
3 林成武;变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[D];沈阳工业大学;2005年
4 林勇刚;大型风力机变桨距控制技术研究[D];浙江大学;2005年
5 李晶;变速恒频双馈风电机组动态模型及并网控制策略的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴赟;王志新;朱亦帆;;变速恒频风力机桨叶电液比例控制系统研究[J];机电一体化;2006年01期
2 郭峰;白焰;;自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用[J];仪器仪表用户;2011年04期
3 张文苑;郑恩让;朱玉国;孟彦京;;兆瓦级同步风力发电机变桨距控制策略研究[J];计算机测量与控制;2009年11期
4 马蕊;鄂春良;付勋波;许洪华;;兆瓦级变速恒频风电机组变速变桨距控制技术研究[J];电气传动;2010年04期
5 何玉林;刘军;杜静;李俊;;大型风力发电机组变桨距控制技术研究[J];计算机仿真;2010年07期
6 刘震;汪令祥;;基于神经网络的风力发电系统风速软测量[J];中国电力;2010年11期
7 贾瀚方;胡建军;高伟政;;风力发电机组液压变桨距控制系统建模及研究[J];机床与液压;2011年02期
8 尹海培;唐桂忠;张广明;;基于智能控制方法的风力发电系统的变桨距控制器[J];自动化应用;2011年07期
9 李建林;张雷;鄂春良;;基于欧姆龙PLC的风电机组变桨距系统[J];国内外机电一体化技术;2010年03期
10 高文元;孙涛;王加伟;王现青;马小英;;MW级风力机变桨距机构的虚拟设计与仿真[J];机械与电子;2010年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘青松;岳晋萍;;基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
2 张维新;郝雅楠;;变桨距风力发电机组的PID控制器设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
3 杨锡运;刘欣然;;风力发电机组的桨距角滑模变结构控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 安连友;廖碧莲;宋绍剑;林小峰;;基于执行依赖启发式动态规划的风机变桨控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
5 胡林静;席东民;王永兰;;风力发电机组的智能控制仿真研究[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
6 张大同;;1.5MW双馈式变速恒频风电机组设计技术介绍[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
7 谢桦;张德宏;;双馈风力发电机组最大风能捕获控制方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 杨锡运;刘欣然;;积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;风力发电机组风轮叶片材料的使用方向[A];中国玻璃钢技术创新和市场研发高层研讨会论文集[C];2008年
10 祝磊;姚小芹;;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[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 杜吟 孙中杰;标准弄潮 质量扬帆[N];中国质量报;2010年
2 ;风力发电机组控制系统关键技术获突破[N];今日信息报;2004年
3 本报记者 姚学文 通讯员 任彬彬;风电装备“吹”出大产业[N];湖南日报;2008年
4 英莲;新能源面临两大困局普及亟待政策统筹[N];市场报;2009年
5 本报记者 冯济武;湘电集团:携关键技术乘“风”而上[N];中国工业报;2009年
6 本报记者 李联慧;东汽第1000台风电机组下线[N];中国工业报;2008年
7 记者 马钦麟 实习生 杨珍;发电集团“风驰电掣”[N];宁夏日报;2009年
8 首席记者 吕红丽;中石油首台兆瓦级风力发电机组在“辽河”下线[N];盘锦日报;2009年
9 通讯员 严维新 吉志强 记者 贺耀堂;中国国电集团总经理朱永芃来连考察[N];连云港日报;2009年
10 刘成;我国海上风电机组首个规范有望年底出炉[N];中国建材报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王哲;大型风电机组变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 张纯明;大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 戴巨川;大型变桨距直驱式风电机组系统建模与控制策略研究[D];中南大学;2012年
4 高峰;风力发电机组建模与变桨距控制研究[D];华北电力大学(北京);2009年
5 郭洪澈;兆瓦级风力发电机组变桨距系统控制技术研究[D];沈阳工业大学;2008年
6 叶杭冶;大型并网风力发电机组控制算法研究[D];浙江大学;2008年
7 林勇刚;大型风力机变桨距控制技术研究[D];浙江大学;2005年
8 孔屹刚;大型风力机功率控制与最大能量捕获策略研究[D];上海交通大学;2009年
9 卢奭瑄;风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究[D];沈阳工业大学;2012年
10 张新房;大型风力发电机组的智能控制研究[D];华北电力大学(北京);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾宪超;风电机组变桨距伺服控制系统研究[D];华北电力大学(北京);2010年
2 敬章龙;电网友好型机组变桨距控制技术研究[D];湘潭大学;2011年
3 甄海华;兆瓦级风电机组独立变桨距机构动态特性分析[D];湖南科技大学;2010年
4 马晓岩;兆瓦级风电机组独立变桨距控制系统研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 安占国;3MW风机变桨距驱动系统设计[D];沈阳工业大学;2011年
6 马佳;大型风力发电机组的独立变桨距控制技术研究[D];沈阳工业大学;2012年
7 吉小康;风力发电机电动变桨距控制系统的优化研究[D];河北工业大学;2011年
8 姜海全;兆瓦级风电机组变桨距控制系统的研究[D];天津理工大学;2011年
9 徐亮;风力机变桨距控制策略研究[D];新疆大学;2010年
10 王浩;大型风力发电机组变桨距控制技术的研究[D];中南大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026