MW级双馈风电机组偏航控制系统的优化及仿真(硕士论文).pdf

摘要航控制系统为研究背景,重点对偏航控制系统对最大风能捕获率问题进行研究。关键词:双馈风力发电机;偏航控制系统;爬山算法;优化;仿真能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题,风能作为一种清洁的可再生能源,已经受到世界各国的高度重视。本课题以级双馈发电机组偏针对双馈变速恒频风力发电机组来说,为了获取更多的风能,本文通过改善偏航控制系统,来提高风力机的发电效率。由于偏航控制系统中的风向传感器位于下风向,受到紊流等各种不利因素的影响,且自身的测向精度也存在不足,导致对风精度不高,而且当对风精度在±谑保缦虮甏ǜ衅鞑荒芗觳獾绞导的风向,进而降低了风力发电机组的发电效率。针对以上问题,本课题提出了一种基于风向变化的偏航控制系统的优化策略,快速调节机舱的偏转角度,使风力发电机风轮法线方向与变化的风向始终保持一致,从而提高机组的发电效率,完成对偏航控制系统的优化。文章首先对风力发电机组中的偏航控制系统进行研究,分析了影响偏航控制的因素,介绍了偏航控制系统的结构,指出风向标传感器存在的问题;然后阐述双馈型风力发电机组的组成和工作原理,建立双馈发电机的输出功率的数学模型;根据以上的理论基础,设计大范围内采用风向标传感器和角位移传感器信息融合的偏航控制策略和基于爬山算法和陀螺仪相结合的小范围的偏航控制策略。最后通过仿真软件,对双馈发电机的输出功率进行仿真分析,根据仿真结果和爬山算法程序的相结合,来验证算法的可行性与有效性。硕十学位论文
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插图索引曛泄攴绲缱盎萘俊中国风电装机容量发展规划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一轿煌肌风向频率玫瑰图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯检测装置在机舱上的安装比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯风速传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图风杯风速计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图风速频率分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图基本风、阵风和随机风的叠加模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图一般情况下有渐变风扰动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图偏航系统结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图缦蛐∮逼ê降慕嵌取图缦虼笥逼ê降慕嵌取图ê娇刂葡低晨蛲肌图缦虼ǜ衅髟硗肌头缌Ψ⒌缁榈缋虏拼ǜ衅鞯男藕拧图鞒绦蛄鞒掏肌图ê娇刂破鹘涌诘缏肥疽馔肌图远ê酱ǜ衅髯刺ǜ衅魇疽馔虚线表示风向标的位置图远ê搅鞒掏肌图缦虮昕刂频侧风控制流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图斯てê娇刂屏鞒掏肌图远饫驴刂屏鞒掏肌图双馈变速恒频风力发电系统结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图双馈发电机的物理模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图静止与旋转坐标变换关系图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图基于传感器的偏航控制系统的框架图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图偏航系统原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图控制算法程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图偏航系统控制策略结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图图风向图图爬山算法的原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图风力机组控制的分区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硕士学位论文
图风向变化时的爬山算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图风速变化时的爬山算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图偏航系统控制流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一刂葡低晨蛲肌图缌Ψ⒌缦低车姆抡婺?椤图惴绫湎颉图谂郎剿惴ǖ淖畲蠊β适涑鐾肌图浞绾阆颉级双馈风电机组偏航控制系统的优化及仿真
第滦髀课题背景及意义能源是当今人类生存以及国民经济发展的主要物质基础,以煤、石油、天然气为主的常规能源,造成严重的环境污染。因此世界能源结构也正在孕育着重大的转变,即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。作为“蓝天白煤’’的风力资源,就是一种取之不尽,又不会产生任何污染的可再生能源【在这众多的可再生能源中,风电有其独特的优点:风力发电场建设周期短,单台风力发电机组安装仅需几个星期,可多台同时安装,互不干扰,建设一个风力发电场,从土建、安装到投产,只需半年至一年时间;风力发电占地面积少,塔筒、监控房、变电建筑等仅占风电场约サ耐恋兀溆サ某〉乜晒┡林、牧使用,风电的迅猛发展己经形成了规模巨大的产业。风电产业,尤其是风电制造业对技术人员和原材料的需求非常旺盛,进而创造了大量就业机会。据统计,全