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随着世界经济的快速发展,能源的需求量不断增大,环境污染问题日益严峻,同时煤炭石油等矿物资源储存量日趋枯竭,新型可再生绿色能源异军突起,风能成为其中主要的一员越来越得到世界各国的重视。风力发电技术的研究和开发一跃成为科研领域以及企业界关注的重点项目。近年来,风电技术取得了飞速发展,逐渐在向商业化大型化的方向发展,展现出其相对于传统矿物燃料发电的强大竞争力。变桨距风力发电技术是目前大型风力机的关键技术之一。本文以额定功率为1500KW,额定风速为13m/s,风轮半径为35m的变桨距风力发电机组作为研究对象,对变桨距控制技术进行较为全面深入研究。
通过对风力发电机组工作原理的分析,得到变桨距风力发电机组的节距角控制机理,即当实际风速大于额定风速时,通过调节节距角的大小来控制风力发电机组的输出功率保持在额定功率附近。
鉴于风源的随机性、不可预测性等原因,风电系统受外部干扰严重,具有变参数、非线性以及强耦合性的特点,系统的精确数学模型难以建立,论文中采用模糊控制Mamdani模型对风电发电机组的节距角调节系统进行控制,仿真结果表明模糊控制器能较好地满足变桨距风力发电机组的节距角调节控制。
由于普通模糊控制器的建立在很大程度上依赖于专家知识和现场工作经验,不可避免带来个人对问题的片面性和主观性。因此本文借助于遗传算法的全局参数寻优能力,对变桨距模糊控制器中的九个参数进行寻优,从而得到了优化GA模糊控制器,通过对仿真结果的比较表明优化GA模糊控制器能更好地完成节距角的调节任务。
为了进一步提高系统的控制性能,采用了变论域自适应模糊控制对风电机组的节距角进行控制,仿真结果表明采用变论域模糊控制器,满足了风电系统对节距角控制的要求,且易于实现,能有效的克服对象参数变化对系统控制性能带来的影响,具有超调量小、响应速度快、鲁棒性强等特点。