本文關(guān)鍵詞：大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率追蹤優(yōu)化與控制研究

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【摘要】：隨著化石能源引發(fā)的環(huán)境污染日益嚴重、且其本身儲量逐漸走向枯竭,可再生能源受到全球高度重視。延續(xù)傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)與消費方式已不能適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的要求,一場新的能源革命已勢在必行。風(fēng)能作為一種清潔能源,具有資源豐富、建廠成本低、無污染、全球可行、操作過程中不產(chǎn)生溫室氣體排放的優(yōu)點,作為一種最有前景的可再生能源獲得越來越多的關(guān)注。然而,隨著風(fēng)機制造技術(shù)的進步,大型風(fēng)機轉(zhuǎn)動慣量的不斷增加,大大提高了風(fēng)機控制難度,進而風(fēng)能捕獲效率降低。因此,為適應(yīng)大型風(fēng)機轉(zhuǎn)動慣量大的特點,改進傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)能捕獲控制方法,提高風(fēng)能利用效率,具有重要意義。文章首先介紹了國內(nèi)外經(jīng)典最大風(fēng)功率點追蹤策略,分析了其原理及優(yōu)缺點。隨后通過搭建仿真模型,對不同經(jīng)典控制策略的控制性能進行對比分析,總結(jié)了幾種經(jīng)典控制策略存在問題。根據(jù)該問題,本文重點介紹和研究了爬山算法控制策略,針對傳統(tǒng)爬山算法存在的控制問題,提出一種改進的爬山算法控制策略。受風(fēng)機大轉(zhuǎn)動慣量影響,傳統(tǒng)爬山算法跟蹤快速變風(fēng)速能力較差,動態(tài)特性欠佳。且在功率最大點附近存在小幅度震蕩問題,增加了風(fēng)機的機械載荷。同時,風(fēng)速快速變化條件下搜索方向易出現(xiàn)錯誤,這將嚴重影響控制性能。改進的爬山算法通過引入最優(yōu)增益,能夠克服風(fēng)機大轉(zhuǎn)動慣量影響,自適應(yīng)調(diào)整搜索步長,以快速跟蹤風(fēng)速。采用梯度估計的方法確定變步長系數(shù),提高了搜索效率和精確性。增加穩(wěn)態(tài)工況點判定模塊,同傳統(tǒng)的算法相比在達到最大功率點附近時,能減少微小擾動帶來的不必要機械載荷,延長設(shè)備使用壽命。仿真對比結(jié)果驗證了該方法的有效性。此外,由于該方法免除風(fēng)速測量,算法編程簡單,具有較高的工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 最優(yōu)增益 最大風(fēng)功率點跟蹤 兆瓦級風(fēng)電機組 建模仿真
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 研究目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展形勢10-15
• 1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 最大風(fēng)功率跟蹤控制研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作15-17
• 第2章 變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與控制原理17-28
• 2.1 風(fēng)力機特性17-20
• 2.1.1 葉片空氣動力學(xué)特性17
• 2.1.2 貝茲理論17-19
• 2.1.3 最優(yōu)葉尖速比19-20
• 2.2 風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)和原理20-23
• 2.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.3.1 風(fēng)速模型23-24
• 2.3.2 風(fēng)力機數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3.3 傳動系統(tǒng)模型25-26
• 2.3.4 發(fā)電機數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 變速風(fēng)力發(fā)電機組最大風(fēng)功率追蹤策略28-37
• 3.1 最大風(fēng)功率追蹤的機理28-29
• 3.2 最佳葉尖速比算法(TSR)29-30
• 3.3 功率信號反饋算法(PSF)30-31
• 3.4 最優(yōu)轉(zhuǎn)矩算法(OT)31-33
• 3.5 控制性能仿真對比分析33-36
• 3.5.1 變風(fēng)速條件下的系統(tǒng)響應(yīng)33-36
• 3.5.2 控制性能對比分析36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4 改進爬山算法控制原理和策略37-48
• 4.1 爬山算法原理37-38
• 4.2 傳統(tǒng)爬山算法和存在的問題38-39
• 4.2.1 跟蹤速度和最大點震蕩問題38
• 4.2.2 在風(fēng)速變化時擾動方向和跟蹤能力38-39
• 4.3 改進爬山算法39-43
• 4.3.1 算法數(shù)學(xué)推導(dǎo)和參數(shù)確定39-40
• 4.3.2 機械功率估計和梯度變步長系數(shù)40-42
• 4.3.3 穩(wěn)態(tài)工況點判定42-43
• 4.4 仿真驗證43-48
• 4.4.1 階躍風(fēng)速44-45
• 4.4.2 隨機風(fēng)速45-48
• 第5章 結(jié)論與展望48-50
• 5.1 論文成果總結(jié)48
• 5.2 研究方向展望48-50
• 參考文獻50-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果55-56
• 致謝56

【相似文獻】

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本文編號：904035