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近年来,我国风力发电发展势头迅猛,风力发电技术取得了长足进步。目前,采用变桨距变速控制技术的MW级风电机组己成为国内主流风电机组,齿轮箱、叶片等零部件已基本能够满足国内市场的需求,处于短板的主要是控制系统。因此,本文针对风力发电系统高阶、非线性、强耦合、多变量时变的特点,指出传统的PID控制方法不能满足风电机组的控制要求,提出将模糊控制应用于风力发电机组控制系统中。
首先,本文在分析变桨距变速风力发电机组运行工况的基础上,制定了风电机组的控制策略;其次,分析和建立了MW级变桨距变速风电机组各组成部分的机理模型以及风速模型;再次,针对变桨距变速风电机组在低风速下捕获最大风能和高风速下保持额定输出功率的目标,对一个实际系统在高、低风速下分别设计了PID控制器和模糊控制器进行仿真实验,结果表明:所设计的模糊控制器无论在跟随性能还是抗干扰性能方面都比PID控制器效果好,它可以有效地减小风机系统的超调量,缩短调节时间,弥补非线性带来的不利影响,且鲁棒性也明显优于PID控制系统;最后,针对近年来风电机组大型化对偏航系统稳定性提出的高要求,本文提出将模糊控制应用于偏航控制系统中,并对控制过程编写了相应的软件流程图,然后在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了该系统的仿真模型,进行了仿真实验,并与PID控制方法的控制效果进行了比较分析,得出结论:采用模糊控制器可以在保证偏航系统控制精度的同时,满足其对稳定性的要求,整体性能更为良好。