兆瓦级变浆距风力发电机组智能控制系统的研究

随着当今社会生产力的发展,人类对能源的需求也越来越大。常规能源如煤、石油天然气等储量有限且难以再生。而风能作为一种环保的绿色能源渐渐被重视起来,如今风力发电技术迅速发展起来,同时发电机组的单机容量不断增加,这就使得对风力发电机组主控系统的研究越来越重要。 本文主要研究风力发电机组的主控系统。当今主流的风力发电机为双馈变速恒频风力发电机组,本文所设计的主控系统也是针对该种风力发电机。本文在研究工作中首先阐述了风力发电机组的基本理论,包括变桨距风力发电机组的空气动力学原理以及功率调节方式和控制策略等。通过对模糊控制理论以及滑模变结构控制的研究,针对风力发电系统随机性,非线性的特点,提出模糊滑模变控制器,对桨距角进行控制,以达到追踪最大功率控制的要求。 对于风力发电机组主控系统的设计从两方面入手,在硬件上通过B&R公司的系列PLC完成硬件架构并达到安全性和稳定性的要求。在软件上,结合MATLAB中风力发电工具箱以及B&R公司AS软件的编程及仿真,建立风力发电机组仿真实验平台。在风力发电机组的通信协议方面设计采用B&R公司推出的OpenSafety技术加强风力发电机组之间以及到监控平台之间的通信安全性。最后专门针对风力电机组的偏航系统,提出根据风向及功率变化控制的对风算法,缩短对风时间,提高对风精度,该方法能够满足大型并网型风力发电机组偏航控制要求。