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变速恒频双馈风力发电机灰色预测控制研究

李浩  
【摘要】: 在世界各国开发风电的热潮中,变速恒频双馈风力发电机由于其优良的动态性能和较高的风能利用率,越来越受到人们的重视。与定桨距风力发电机组相比,变桨距系统能够使风力发电机更好地跟踪风速变化,以更高的风能利用率将风能转化为电能。 本文首先对当前世界范围内及我国风电发展现状作一个简要的概括,并系统地归纳了风力发电机的系统构成、运行特性及所要解决的问题;然后,针对风力发电机所要面临的复杂风况,本文重点提出将灰色系统理论的预测控制技术引入变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。由于GM(1,1)模型良好的预测功能,本文尝试建立风速动态GM(1,1)预测模型,并用MATLAB实现了单步预测算法。仿真结果显示,GM(1,1)模型可以近似准确地跟踪、预测风速时间序列变化趋势;通过预测风速,进而改善风电机组的控制性能。另外,根据双馈电机转子运动方程,研究了其传递函数表达式,利用灰色预测PID控制来减小系统误差,提高控制精度和系统动态性能。仿真结果显示,灰色估计可以有效地估计系统外部扰动并提供及时、准确的补偿,使系统误差几乎可以达到零。这种事前控制明显优于单纯的PID事后控制方法,说明了灰色预测控制优良的特性。此外,本文提出一种设想,即将灰色预测PID控制方法应用于双馈风力发电机转子电流控制系统,并探讨、研究了该设想的可行性。


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