【摘 要】
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在目前世界多地区都面临能源枯竭问题的环境下,对风力发电系统的研究正在成为多个国家的研究重点。本文在考虑气动效应对风力发电机组的影响下,对大型风力发电机组的整机变桨距控制策略进行研究。以5WM大型变桨距风力发电机为研究对象,在分析变桨距控制基本规律的基础上,提出了模糊PID（FPID）和分数阶模糊PID（FOFPID）,以改善桨距角控制性能的策略和实现方法。主要工作归纳如下:（1）首先分析了风力发电
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在目前世界多地区都面临能源枯竭问题的环境下,对风力发电系统的研究正在成为多个国家的研究重点。本文在考虑气动效应对风力发电机组的影响下,对大型风力发电机组的整机变桨距控制策略进行研究。以5WM大型变桨距风力发电机为研究对象,在分析变桨距控制基本规律的基础上,提出了模糊PID（FPID）和分数阶模糊PID（FOFPID）,以改善桨距角控制性能的策略和实现方法。主要工作归纳如下:（1）首先分析了风力发电机的空气动力学特性,详细介绍了叶素特性、贝兹理论,对风力机的桨叶受力等被控对象特点、变桨距风电机组的运行状态进行分析,得出变桨距戒电机组的功率调节原理,为进一步的研究风力发电机系统的风速建模变桨距控制奠定了基础。（2）由于风力发电系统的非线性、时变的特点,传统的PID控制方法难以取得令人满意的控制效果。模糊控制是对难以建立精确数学模型的对象实施的一种有效控制策略,因此本文研究模糊逻辑控制器在大型变桨距风力发电机组控制中相较于PID控制器的优势。仿真结果表明,相较于传统的PID控制器,采用模糊逻辑控制器可以提高风力发电系统的稳定性。为模糊控制原理引入风力发电机变桨距控制奠定了基础。（3）为了进一步改进模糊逻辑控制器的控制性能,本文提出了两种先进的变桨距控制器,称为模糊PID（FPID）和分数阶模糊PID（FOFPID）,来改善风力发电的电能质量,降低传动系统的疲劳损伤,保持稳定的功率输出。同时,为了找到控制器的参数,使用了混沌进化优化方法。使用进化优化方法不仅提供了控制器的未知参数,而且还保证了基于所选目标函数的最优性。所有优化程序均应用于5MW风力发电机模型。使用美国可再生能源实验室开发的FAST模拟器将提出的控制器进行验证。仿真结果表明,与FPID、分数阶PID（FOPID）和增益调度PID（GSPID）控制器相比,FOFPID控制器可以达到更好的性能和鲁棒性,同时保证在不同风速下的疲劳损伤更少。
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