基于PLC变桨距风力发电控制系统的研究

风力发电技术是涉及空气动力学、机械、电机学和自动控制理论等综合性的学科。由于风力发电具有无污染、建设周期短等优点,已成为全世界最具有发展潜力的新能源之一。随着计算机技术和自动控制技术的快速发展,其单机容量已发展到兆瓦级。由于风能具有随机性、不确定的特性,风力发电机组又是非线性的复杂系统,因此,风力发电机组的控制技术对风电机组的运行起着至关重要的作用。 通过阅读大量国内外文献资料,研究风力发电机组工作原理,本文总结了风力发电机组建模技术与控制策略技术,主要内容如下: 1)通过机理分析的方法对大型变桨距风力发电机组建立数学模型以及风速模型,此模型体现了风电机组的基本动态特性。 2)本文针对风速高于额定风速时的情况设计了模糊控制器,以实现功率的稳态输出。运用模糊控制工具箱设计了模糊控制器,并在Matlab/Simulink环境下进行了高风速情况下的仿真。 3)针对高风速本文设计了在PLC中实现模糊控制算法的研究,给出了硬件组成和关键的梯形图程序,实现了一种基于PLC的离线计算、在线查询的方法,对快速响应风速、提高系统的稳定性具有较好的效果。 4)由于偏航系统具有惯性大、非线性的特点,本文设计了参数自整定的模糊PID(F-PID)控制器。该控制器根据风向变化来调整PID参数,进而控制风力机对风,并与传统PID控制进行仿真比较,结果表明参数自整定的F-PID控制器具有良好的实时性和鲁棒性。