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《重庆大学》 2011年
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风力发电机组控制策略优化与实验平台研究

刘军  
【摘要】:由于风能的随机性、间歇性及波动性大等特点,风力发电领域依然有很多问题需要进一步深入研究。控制系统作为风力发电机组能否安全可靠运行的神经中枢,对实现其风能最大捕获、减缓机组疲劳载荷,延长其使用寿命等方面起着举足轻重的作用。同时,也是影响我国风力发电机组国产化进程的重要因素之一。该论文依托重庆市重点科技攻关项目“风电机组系统设计关键技术”(项目编号:CSTC2007AB3052),对风力发电机组的整机建模、控制策略优化、控制算法设计及实验平台构建等进行了深入研究,论文的主要内容及结果如下: 第一章阐述了世界风力发电的发展趋势,讨论了中国风电产业面临的机遇与风险,指出了目前风力发电机组控制系统的研究现状和存在的问题,给出了论文的主要内容和结构。 第二章研究了面向控制系统设计的风力发电机组整机模型。依据仿真系统中的“模块化”设计思想,将风力发电机组划分为气动、机械、电气和桨距系统四个主要功能模块,并详细介绍了它们的工作原理和运行特性。特别针对桨距系统提出运用不同的变桨速率限制及动态尾流补偿机制消除其大转动惯量、滞后等不利因素的影响。 第三章提出一种综合性能的优化控制策略。其主要设计思想:在接近名义工作点之前就开始小范围的调整桨距角,同时配合转矩闭环控制来增加系统在名义工作点的可控性及减缓过渡区功率波动和瞬时载荷突变的范围,以寻求在最大风能捕获和最小机械载荷之间找到一个合适的平衡点。 第四章,为实现对综合性能优化控制策略的最佳跟踪,设计了三控制器平滑过渡方案。由于过渡区的时变、非线性、强耦合等特征,传统的控制算法难以满足系统的静、动态性能指标。基于模糊神经网络的控制方法,具有无需依赖控制对象精确数学模型和能防止时变、参数扰动等因素的特性,本文在模糊控制器的基础上,设计了利用单个神经元在线调整模糊控制查询表的算法。并以1.5MW变速变桨距风力发电机组为被控对象进行仿真,仿真结果验证了所提控制策略及控制算法对风力发电机组整机性能优化是一种有效可行的方法。 第五章,为实现风力与风力机之间的柔性连接,依据风洞设计原理,以轴流式通风机为源动力,自制风道作为气动通道,搭建了开放式风洞,创造了更加逼近自然条件下风力机运行的实验环境。又基于硬件在环仿真技术设计方法,构建了风力发电机组实验平台。在此基础上,为实现对风力机最大功率的跟踪要求,设计了控制系统的硬、软件结构。通过仿真与实测数据的对比,结果表明:设计的控制系统能较好的实现对最大功率的跟踪,亦很好的说明搭建的实验平台具有良好可靠性和可行性。 第六章对论文进行总结,并对以后的研究进行了展望。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM315

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴国祥;黄建明;陈国呈;蔚兰;俞俊杰;;变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略[J];电机与控制学报;2008年04期
2 纪志成;朱芸;孟涛;;风能转换系统的MPPT变增益极值搜索控制[J];电机与控制学报;2009年03期
3 姚骏;廖勇;庄凯;;永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略[J];电力系统自动化;2008年20期
4 曹军;张榕林;林国庆;王虹富;邱家驹;;变速恒频双馈电机风电场电压控制策略[J];电力系统自动化;2009年04期
5 张仰飞;袁越;陈小虎;胡建;吴博文;;风力机参数的可辨识分析[J];电力系统自动化;2009年06期
6 朱卫平;王秀丽;王锡凡;;变速变频风力发电系统最优风能捕获运行方式[J];电力系统自动化;2009年11期
7 陈杰;陈冉;陈志辉;龚春英;严仰光;;定桨距风力发电机组的主动失速控制[J];电力系统自动化;2010年02期
8 李晶,王伟胜,宋家骅;变速恒频风力发电机组建模与仿真[J];电网技术;2003年09期
9 孙元章;吴俊;李国杰;;风力发电对电力系统的影响(英文)[J];电网技术;2007年20期
10 谷兴凯;范高锋;王晓蓉;赵海翔;戴慧珠;;风电功率预测技术综述[J];电网技术;2007年S2期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 金鑫;风力发电机组系统建模与仿真研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘军;基于FNN的无刷直流电机控制装置及稳速技术的研究[D];西南大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张开生;吕银芳;王雪梅;;注塑机温度控制方法研究[J];工程塑料应用;2007年07期
2 杨之俊;;基于Matlab的组合风速建模与仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年03期
3 刘伟伟;马欢;朱德泉;夏萍;伍德林;王继先;;城市屋顶生态与可再生能源建设可行性分析[J];安徽农学通报;2008年07期
4 伏洋;张国胜;李凤霞;刘宝康;;青藏高原应对气候变化与生态环境安全策略[J];安徽农业科学;2010年05期
5 汪洋;成立;;适用于农网的中小功率风力发电电源研究[J];安徽农业科学;2011年27期
6 杨良;;太阳能电池光谱性能测试系统[J];阳光能源;2009年03期
7 储茂得;周松林;;基于小波分析与神经网络的风电场短期风速预测[J];安徽科技学院学报;2011年01期
8 荆龙;王昕;汪至中;;风轮机特性的模拟[J];北京交通大学学报;2007年05期
9 田建伟;胡兆光;吴俊勇;周景宏;;远距离大容量风水互补系统的优化调度[J];北京交通大学学报;2011年05期
10 刘尹霞;刘峰;;变速恒频双馈异步发电机组的控制技术[J];兵工自动化;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高明;吴志强;;基于叶素理论MW级水平轴风力发电机系统建模研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[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 张硕;朱莉;杜林;刘永民;梅小丽;;风电场集中与分布并网对地区电网电压的影响研究[A];经济策论(下)[C];2011年
4 赵林坤;樊绍胜;;基于闭环增益成形的风力发电转速鲁棒控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周渊深;;双馈风力发电机转子交叉耦合电压的解耦研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;Unified Model for Doubly-fed Wind Generator System and Its Application in Controllers' Coordination[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 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
8 潘伟;许波;孙晓东;朱熀秋;;无轴承异步电机转子偏心的直接位移控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 ;Unified Model for Coordinated Control of Permanent Magnet Synchronous Wind Generator System[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 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
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 钱军;考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究[D];湖南大学;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 宋鹏;铂铝合金粘结涂层的高温氧化行为研究[D];昆明理工大学;2010年
6 朱继保;细颗粒物的电收集技术研究[D];浙江大学;2010年
7 李社锋;低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D];浙江大学;2010年
8 赵佳飞;纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究[D];浙江大学;2009年
9 徐飞;脉冲放电电凝并结合碱液吸收烟气多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
10 魏永刚;晶格氧部分氧化甲烷制取合成气的基础研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛娟;用于矿灯充电的独立光伏系统研究[D];山东科技大学;2010年
2 郑慧涛;梯级水电站优化运行研究与应用[D];郑州大学;2010年
3 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 金长生;风力发电机偏航控制系统的研究[D];大连理工大学;2010年
5 李俊峰;奥镁公司隧道窑余热回收项目管理案例研究[D];大连理工大学;2010年
6 魏义利;大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析[D];大连理工大学;2010年
7 王增国;基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 金大伟;兆瓦级风力发电机组整机结构强度分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 陈顺章;基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发[D];长沙理工大学;2010年
10 张瑞芝;硬硅钙石型硅酸钙纤维的合成和应用[D];长沙理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张晓君;89C2051单片机应用浅析[J];长春大学学报;2004年04期
2 闫耀民,范瑜,汪至中;永磁同步电机风力发电系统的自寻优控制[J];电工技术学报;2002年06期
3 赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江;变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究[J];电工技术学报;2004年06期
4 吴国祥;马炜;陈国呈;俞俊杰;;双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略[J];电工技术学报;2007年07期
5 严干贵;王茂春;穆钢;崔杨;周志强;戴武昌;;双馈异步风力发电机组联网运行建模及其无功静态调节能力研究[J];电工技术学报;2008年07期
6 马洪飞,徐殿国,苗立杰;几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析[J];电工技术杂志;2000年10期
7 张小芳,王爱龙,田俊梅;风力机的MATLAB模型及其应用[J];电力学报;2004年02期
8 黄海,康勇,柳彬;风力机特性的直流电机模拟[J];电机电器技术;2005年02期
9 乔美英,杜庆楠,杨辉;模糊逻辑神经网络控制在交流调速中的应用[J];电机与控制学报;2003年01期
10 陈宗器;风力发电综述与我国的开发设想[J];电机与控制学报;1997年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘其辉;变速恒频风力发电系统运行与控制研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李楠;基于神经网络直流无刷电机控制策略的研究[D];兰州理工大学;2005年
2 汤玲;主动磁力轴承的模糊PID控制[D];武汉理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;简讯[J];华东电力;1990年07期
2 得时;;维斯塔斯 风能公司概况[J];农业机械;2003年05期
3 本刊编辑部;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[J];国际电力;2004年05期
4 罗川;廖明夫;杨伸记;;风力发电机组动平衡系统[J];科学技术与工程;2007年12期
5 吴军;;浅谈风力发电及相关的中压设备[J];云南电力技术;2008年02期
6 ;ABB致力于促进中国海上风力发电发展[J];中国电力;2009年02期
7 ;产品资讯[J];大众用电;2009年08期
8 王建平;;全国风力机械标准化工作现状与展望[J];机械工业标准化与质量;2009年11期
9 ;金风科技首台3.0MW风力发电机组吊装成功[J];上海大中型电机;2010年01期
10 ;赛米控为客户提供结合电力电子技术的风力发电专用解决方案技术[J];电源世界;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;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
2 马宁;翟庆志;仝超;王国成;;风力发电机组整体运行效率的评估研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
3 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
4 刘桦;邓良;廖晖;;水平轴风力发电机组通用动力学建模研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2011年学术研讨会论文集[C];2011年
5 陈艳;;对风力发电机组并网技术问题的探讨[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
6 杨旭坤;;风力发电机组火灾危险性及防范措施研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 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
8 ;风力发电机组用轮毂底座等大型低温球铁件的铸造技术[A];第九届中国铸造协会年会论文集[C];2010年
9 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
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 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
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 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 记者 庄云锋;北车风电首台风力发电机组下线[N];济南日报;2010年
10 本报记者 高琳 潘继鹏;破解风电防雷的“紧箍咒”[N];中国气象报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军;风力发电机组控制策略优化与实验平台研究[D];重庆大学;2011年
2 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
3 徐宝清;水平轴风力发电机组风轮叶片优化设计研究[D];内蒙古农业大学;2010年
4 王磊;海上风电机组系统动力学建模及仿真分析研究[D];重庆大学;2011年
5 吴宏钢;风力发电机组振动检测及噪声评估研究[D];重庆大学;2010年
6 陈杰;变速定桨风力发电系统控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 李俊;大型风电机组整机及关键部件仿真分析与优化设计研究[D];重庆大学;2011年
8 曲弋;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[D];沈阳工业大学;2012年
9 葛俊旭;兆瓦级垂直轴风力发电机组的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李锋;基于模糊PI控制的独立变桨控制技术的研究[D];新疆大学;2010年
2 李缓;大型风力发电机组独立变桨技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 王立军;变速变桨距风力发电机组的滑模变结构控制技术研究[D];华东理工大学;2010年
4 刘瑞轩;风力发电机组综合优化选型方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 刘苑红;含风力发电机组的网络能量分布特征分析[D];华北电力大学(北京);2010年
6 王有珺;风力发电机组振动监控系统研究[D];北京交通大学;2010年
7 晁储琰;双馈感应风力发电机组运行控制的物理模拟仿真[D];东北电力大学;2010年
8 孙勇;1.5MW风力发电机组液控技术研究[D];浙江大学;2011年
9 赵阳;兆瓦级变浆距风力发电机组智能控制系统的研究[D];东华大学;2011年
10 张小科;风力发电机组振动在线监测及故障诊断[D];华北电力大学(北京);2011年
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