前端調(diào)速式風電機組變槳變矩優(yōu)化控制研究

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1、ＴＭ／６１４＞開中圖分類號：密級：ＵＤＣ：：本校編號讀Ｗ交遺乂肇碩±學位論文論文題目：則端調(diào)逢式風告機組變漿變矩優(yōu)化控制研究＇＼ｔＪ研究生姓名：張生春學號０２１２４２１：學校指導獅鮮；晝海離職稱；教授控制理論與控制．申請學位等級：壬蓮專業(yè)；工程２０１５．６．１２２０１５１０．６．論文提交日期；從１．；＾答始円割／獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加標注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含

2、獲得蘭州巧通大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名；誘當＾簽字日期：媒女串《月杉目學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解蘭州《通大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州《通大學可Ｗ將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編Ｗ供查閱和借閱。同意學校向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學位論文作者簽名導師簽名；簽字日期：識（＾年

3、ｆ月盡巧簽字日期；王〇｜作年月＇２＿日碩士學位論文前端調(diào)速式風電機組變槳變矩優(yōu)化控制研究ResearchonOptimizationofPitchandTorqueControlofFront-endSpeedControlledWindTurbine作者姓名：張生睿學科、專業(yè)：控制理論與控制工程學號：0212421指導教師：董海鷹教授完成日期：2015年4月18日蘭州交通大學LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學碩士學位論文摘要前端調(diào)速式風電機組采用同步發(fā)電機發(fā)電，采用液力變矩調(diào)速技術(shù)在發(fā)電機前端進行調(diào)速，具有低電壓穿越能力強、無功輸出能力強，

4、電能品質(zhì)好，可靠性高等特點。前端調(diào)速式風電機組將逐漸成為風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展所采用的主流機型，對該新型風電機組液力變矩調(diào)速控制、變槳功率控制、變槳變矩優(yōu)化控制等相關(guān)內(nèi)容進行分析和研究，對于促進我國風電技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。論文以前端調(diào)速式風電機組為研究對象，首先對機組的運行理論進行分析與闡述，對機組的結(jié)構(gòu)組成與工作原理進行了分析，對導葉可調(diào)式液力變矩器進行了分析，對風電機組各組成部分進行結(jié)構(gòu)分析與數(shù)學計算，建立了前端調(diào)速式風電機組的數(shù)學模型。其次，對前端調(diào)速式機組變槳控制理論進行了分析與闡述，在對風輪空氣動力學特性分析基礎上，對額定風速以下最大風能捕獲理論與額定風速以上功率限制

5、理論進行分析與說明。針對額定風速以上前端調(diào)速式風電機組有功功率控制問題，設計基于遺傳算法的有功功率控制器，通過搭建控制系統(tǒng)仿真模型進行仿真與分析，仿真結(jié)果表明所設計的控制器有效實現(xiàn)了機組恒功率輸出的控制目標。再次，對前端調(diào)速式機組液力變矩調(diào)速控制理論進行分析與闡述，對液力變矩調(diào)速系統(tǒng)變風速輸入恒轉(zhuǎn)速輸出的調(diào)節(jié)過程進行分析與說明。根據(jù)導葉可調(diào)式液力變矩器的工作原理與調(diào)速特性，設計基于雙模參數(shù)自調(diào)整的模糊控制器，建立液力變矩調(diào)速系統(tǒng)仿真模型進行仿真與分析，仿真結(jié)果表明液力變矩調(diào)速系統(tǒng)的渦輪輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在其額定轉(zhuǎn)速附近，針對液力變矩器的導葉控制效果明顯。最后，針對額定風速以上工況下

6、前端調(diào)速式風電機組功率優(yōu)化控制問題，提出一種基于差分進化算法的變槳變矩優(yōu)化控制策略。以液力變矩調(diào)速系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速恒定、風電機組輸出功率平滑性最優(yōu)為控制目標建立目標函數(shù)，采用差分進化算法，對機組兩個控制參數(shù)槳距角與導葉開度角進行優(yōu)化，風電機組的變槳系統(tǒng)與液力變矩調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)進行變槳控制與變矩控制。以2MW前端調(diào)速式風電機組為對象進行控制策略驗證分析，仿真結(jié)果表明根據(jù)所提出的優(yōu)化控制策略對風電機組進行功率控制，平滑了機組的輸出功率，減小了功率波動，獲得了較好的控制效果，驗證了控制策略的可行性。關(guān)鍵詞：前端調(diào)速風電機組；功率控制；變矩系統(tǒng)；優(yōu)化控制；仿真分析論文類型：應用

7、基礎研究-I-前端調(diào)速式風電機組變槳變矩優(yōu)化控制研究AbstractUsingsynchronousgeneratorandhydraulictorqueconverterspeedcontrolsystem,thefront-endspeedcontrolledwindturbinehascharacteristicsofoutstandinglowvoltagecrossingability,highreactivepoweroutputcapability,goodpowerqualityandr