基于改進pid的風(fēng)力發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究

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1、１０７５８分類號ＴＭ６Ｕ學(xué)校巧碼：；３２０１４２１３１：密級；公開學(xué)號乂Ｊ？疑射＃工程碩巧業(yè)學(xué)位論文基于改進ＰＩＤ的風(fēng)力發(fā)電抓組獨立變楽距控制策略硏究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅｓＩｎｄｉｖｉｄｕａｌｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａ化；ｇｙ琴；二ＶａｒｉａｂｌｅＰｉｔｃｈｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇＰＩＤ慕；手方式＇ｒ研究生姓名管成師ｒ＿了，；ｖ：；ｎ；校內(nèi)導(dǎo)師姓矣及職稱李春連副教授ＶＣ＂校外導(dǎo)師姓名及

2、職稱李鳳婷教授專業(yè)學(xué)位類別工程碩去領(lǐng)域名稱機械工程研究方向新能源發(fā)電與并巧技術(shù)所在學(xué)院機械交通學(xué)院新疆？烏魯木齊二０—六年六月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究王作及取得的研究成果。盡我所知，論文中，除了文中特別加標注和致謝的地方外不包含其它人己經(jīng)發(fā)表或撰寫娃的研巧成果，也不包含為獲得新疆農(nóng)業(yè)大一學(xué)或其它教育單位的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。Ｉ、時間：／研究生簽名旅卡批加

3、年／月＾＾曰關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明目；、，Ｐ本人完全了解新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留使用學(xué)位論文的規(guī)定新的復(fù)電文疆農(nóng)業(yè)大學(xué)有權(quán)保向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文印件和子留并ｉ描等、匯編學(xué)文件ｌ、印或制手段位論文，允許，可Ｕ采巧影印縮掃復(fù)保存。論文的全部或部分內(nèi)論文被查本人授權(quán)新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)將學(xué)位元閱和借閱容（）論的全部或部分內(nèi)編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可Ｗ公布包括刊登文容。保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議）（媒＾：：＾曰生簽時間年月研名於＾究咕７／考／導(dǎo)師簽：時間年月日名＾占基于改進PID的風(fēng)力

4、發(fā)電機組獨立變槳距控制策略研究摘要隨著風(fēng)力發(fā)電機組的大型化，其塔架高度和槳葉長度也大幅度增加，從而加劇了風(fēng)剪、塔影和湍流等因素對于風(fēng)力機各關(guān)鍵部件疲勞載荷的影響，現(xiàn)階段進入商業(yè)化運行的大型機組大多采用統(tǒng)一變槳控制，雖然能在一定程度上減小功率波動和風(fēng)輪不平衡載荷，但仍不能滿足風(fēng)電并網(wǎng)的要求。針對功率波動性大和風(fēng)能利用系數(shù)低等問題，本課題在分析了獨立變槳距理論和槳距角調(diào)節(jié)原理的基礎(chǔ)上，提出了基于風(fēng)速分區(qū)的分段PID獨立變槳距控制，主要完成工作如下：(1)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的組成建立了風(fēng)力發(fā)電機組各部分的數(shù)學(xué)模型，以動量-葉素理論為基礎(chǔ)建立

5、了計及風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)和湍流風(fēng)況的風(fēng)速模型，并通過Matlab仿真平臺驗證模型的有效性。(2)將構(gòu)建的風(fēng)速模型分別加入統(tǒng)一變槳距控制系統(tǒng)及普通PID獨立變槳距控制系統(tǒng)，研究功率與風(fēng)速模型間的關(guān)系。仿真結(jié)果表明，普通PID獨立變槳距控制系統(tǒng)功率波動更小。(3)針對普通PID獨立變槳距系統(tǒng)在控制輸出功率穩(wěn)定性方面的不足，提出基于風(fēng)速分區(qū)的分段PID獨立變槳距控制方法。先由系統(tǒng)的規(guī)定誤差和黃金優(yōu)選法對額定風(fēng)速至切出風(fēng)速之間劃分合理的幾段風(fēng)速區(qū)域，然后根據(jù)不同的風(fēng)速區(qū)域設(shè)計不同的PID控制器。仿真結(jié)果表明，提議的控制策略能使發(fā)電機功率輸出

6、更加穩(wěn)定。(4)針對非線性風(fēng)電機組不能精確建立模型的問題，提出將Matlab和GHBladed實現(xiàn)交互設(shè)計的方法分析風(fēng)力機各部件的載荷。將GHBladed中得到的槳葉的空氣動力參數(shù)和載荷導(dǎo)入Matlab構(gòu)建的控制器仿真系統(tǒng)，獲得的結(jié)果再與GHBladed系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試獲得葉片旋轉(zhuǎn)過程中在不同位置的氣動載荷。結(jié)果表明，與普通PID獨立變槳距控制相比，基于風(fēng)速分區(qū)的分段PID控制使三只槳葉葉根載荷分別減小12.45%、11.76%、11.63%；揮舞彎矩分別減小20.86%、21.00%、18.16%；輪轂固定坐標下Y和Z方向載荷分別減

7、小14.14%和11.25%；輪轂旋轉(zhuǎn)坐標下Y和Z方向載荷分別減小13.06%和15.08%；塔架Y、Z方向的載荷分別減小26.43%和22.92%。仿真結(jié)果表明所提議的控制策略能減小風(fēng)力機各部件的不平衡載荷。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機組；疲勞載荷；功率波動；GHBladed；風(fēng)速分區(qū)IResearchbasedonimprovingPIDwindturbineindependentvariablepitchcontrolstrategyAbstractWiththelarge-scalewindturbine,thetowerheigh

8、tandthelengthofthebladeisalsoasubstantialincrease,addingtothefactorssuchaswindshearandtowershadowandturbulenceforthewindturb