变速恒频双馈风力发电机组的模糊控制研究

全球对电能的需求稳步增长,而常规能源面临枯竭。可再生能源的开发利用成为当今迫在眉睫的事情。风力发电得到了越来越多的关注,与石油和核能发电相比,风能具有竞争性的价格,并且是无污染、安全的可再生能源。随着计算机与自动控制技术的飞速发展,风力发电技术的发展也极为迅速,其单机容量从最初的数十千瓦级发展到最近进入市场的兆瓦级机组,从恒速恒频发展到变速恒频。 本文将对变速恒频双馈风力发电系统的原理、数学模型、控制策略进行详细的分析。主要研究在额定风速以下风电机组的控制,根据风速变化,在运行中保持最大叶尖速比以获得最大风能,并保持输出到电网的电能恒频恒压和单位功率因数运行。目前许多风力发电机组控制系统中,根据风速仪测得的风速信号调节风轮转速,但由于空气的流动性使风机叶面上各点的风速不同,而且受湍流、塔影等因素的作用,影响了测速计测量的准确性,降低了系统的可靠性。文中设计了两个模糊控制器,第一个控制器根据最大功率的追踪原理建立了模糊控制规则库,利用发电机输出功率误差和发电机转子转速误差来生成参考转速,从而逐步改变发电机转速,保证额定风速下风机运行在最佳叶尖速比;第二个控制器根据转速误差和误差变化率来调节定子转矩电流,实现转速闭环控制。 基于变速恒频双馈风力发电系统的理论分析,文中将应用MATLAB/Simulink建立整个系统的模型,主要包括风力机、双馈发电机(含转子侧和网侧变换器)、控制器(含网侧变换器控制器、转子侧变换器控制器)。通过建立的模型对仿真波形进行分析,验证模糊控制器的可行性。