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基于实测风功率曲线的风机控制方法研究

王伟娜  
【摘要】:在石化能源日趋枯竭、环境污染加重的背景下,风力发电技术作为新能源技术的一种,越来越受各国的青睐。控制系统作为兆瓦级风力发电机组控制系统的核心部分之一,控制技术对风力发电机组的安全、稳定、高效的运行起到至关重要的作用。风力发电控制系统经历了从最初简单的控制算法到目前先进的控制算法,无论哪种控制算法最终的目的都是使风机能够捕获最大的风能。本文在分析国内外风电技术现状的基础上,综合考虑了风电系统的特殊性和随机性,提出了鲁棒自适应的控制算法,较好地解决了单台甚至多台风机的最佳风能捕获的跟踪控制。鲁棒自适应的方法不仅可以应对存在不确定因素的单输入单输出系统,同时可以很好地解决多输入多输出系统的控制问题。本文围绕着所提出的鲁棒自适应算法进行了以下内容的工作: 1、研究了风功率曲线的理论和实测方法。在认真学习国际标准IEC61400-12-1中关于功率曲线测试部分的基础上,通过经验学者的指导与辅助,得到了实地测量功率曲线的数据,并将实际测量的风能利用系数与其理论值进行了误差分析,对比结果表明两者之间存在较大的差异,并通过真实功率曲线的获得,表明实测功率曲线对最佳功率点跟踪的控制研究更加具有实际意义。 2、研究了单台风机的直接转矩和直接电流控制。通过传统控制算法和单纯自适应算法的过渡,提出了能够较好地应对系统不确定性和随机性情况的鲁棒自适应算法,并结合定子磁链定向矢量控制策略将直接转矩控制过渡到直接电流控制,应用Lyapunov函数以及Matlab分别从理论和仿真中证明了本文所提的鲁棒自适应控制算法的有效性。 3、研究了针对风场整体的控制策略。在综合多种风场建模的基础上,建立了从控制角度出发的风场综合模型。并用鲁棒自适应的方法对风场进行综合控制,分别讨论了对风场中风电机组设置不同最佳状态时的跟踪控制,应用Lyapunov函数以及Matlab分别从理论和仿真中证明了本文所提的鲁棒自适应算法应对风场综合控制的有效性。


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