大型风力发电机组统一变桨距控制方法研究

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随着人类社会的不断进步与发展,常规能源的短缺以及自然环境的污染日益严重,风能作为一种可再生的绿色能源受到了越来越广泛的重视。目前风电行业的主流机型为统一变桨距风力发电机组,因此变桨距控制方法的研究具有重要的意义。   本文结合空气动力学原理,介绍了风力发电机组的基本结构,以及风能向电能转化的原理。通过分析变桨距风力发电系统的运行原理,对大型风力发电机组统一变桨距控制策略进行了研究,在此基础上建立了兆瓦级变桨距风机的仿真模型。仿真模型主要包括风速模型、风轮模型、传动系统模型、双馈发电机机械特性模型、桨距角执行机构模型。测试验证了模型的正确性后,分别进行对其转速控制和功率控制。转速控制主要研究了风速刚刚达到切入风速时,变桨距控制系统通过控制桨距角控制发电机转速。通过PID控制器控制桨距角,使发电机转速稳定在同步转速,为柔性并网提供条件。功率控制主要研究风速达到或超过额定风速后,变桨距系统通过控制桨距角控制风机的输出功率。本文分别用PID控制器和自抗扰控制器ADRC来调节桨距角,再采用粒子群算法对自抗扰控制器参数进行自整定。   本文利用Simulink实现了风力发电机的仿真运行与控制。仿真结果表明,与PID控制器相比,自抗扰控制器获得了更好的控制效果,系统抗扰性更强,稳定性明显提高;采用粒子群算法整定自抗扰控制器参数后,得到的控制效果较之前的更为理想,输出功率更接近于给定值,功率曲线更平稳。粒子群算法能够有效的节省人力,实现参数的自动寻优,同时能够得到更优的控制效果。
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