双馈式变速变桨距风力发电机模糊控制研究

人类经济和社会的发展,离不开能源供给。传统能源不仅储量有限,而且大量使用还会造成严重的环境污染。为了解决人类发展和环境保护之间的矛盾,必须制定新能源战略,大力发展循环经济。风能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源,已受到世界各国的广泛关注与重视。其中,先进可靠的风力发电控制技术是普及和推广风力发电的重要保证。变速恒频双馈风力发电机是目前风力发电机组的主流机型,因此,基于双馈式风力发电机的变桨距控制技术和最大风能追踪控制技术也受到越来越多科研人员的重视。 本文首先分析了风力发电系统的特性,通过采用现场数据对模型的辨识得到变桨距系统的近似数学模型描述,进而建立系统的仿真模型,为了实现输出功率的快速控制,以实际输出功率同期望输出功率的偏差值作为控制决策的依据给出了三阶段控制方案,大偏差阶段最大最小桨距角控制,过渡阶段模糊控制以及稳态调节阶段积分补偿控制,保证输出功率的快速无静差调节。以风速和发电机功率为输入,风力机桨距角为输出,利用ANFIS工具箱辨识得到自适应模糊控制器,并作出了不同风速条件下仿真验证,结果表明该控制器具有良好的动、静态特性。 在最大功率追踪控制的研究中,首先分析了双馈风力发电机最大风能追踪原理,其次基于定子磁链定向的矢量控制技术,简化了双馈发电机的数学模型,在分析传统功率扰动观察法的基础上,根据风速变化的剧烈程度,设计了转速预设定以及转速微调模糊控制调整方案,并借助无功功率、转速PI控制器以及反馈补偿策略,提高了控制的响应速度。通过仿真,验证了该策略的可行性。