风力发电机组控制开题报告.doc

宁夏大学新华学院
毕业设计（论文）开题报告

课 题 名 称： 低风速时风力发电机组风轮的转速
控制研究
学 生 姓 名： 王同伯 学号：12010248446
指 导 教 师： 蔺金元
所 在 学 院： 信息与计算机科学系
专 业 名 称： 电气工程及其自动化

宁夏大学新华学院
2013-11-13
课 题
名 称
低风速时风力发电机组风轮的转速控制研究
论文的背景、目的和意义
背景：地球上的石油!天然气,这些积蓄了亿万年的化石能源,经过数百万年的巨大消耗,最终将不可逆转地趋向枯竭"能源短缺正在成为制约许多国家经济发展的瓶颈风力发电作为一种可再生能源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用,已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视"随着风电行业的技术进步,风力发电成本逐步降低,在经济性上己经能够与核能发电水力发电展开竞争。
目的：基于风力发电机组的复杂非线性和神经网络对数据的强大处理功能与黑箱建模的优点,针对变速恒频型风力发电机组,对风轮部分进行深入研究,并对其进行建模仿真,得出风轮在不同条件下的动态特性曲线,并根据曲线能够确定低于额定风速运行时,风轮输出最大转矩时的风轮转速,并且控制风轮维持在此最优转速值,以获得最大风能"同时,风轮转速的两种控制策略原理进行研究并仿真,为风机进行最大风能追踪提供一个最优的控制策略,从而提高风力发电机组的能利用效率。
意义：本论文主要针对风力机在额定风速以下时的控制策略研究。目前变转速风力机的并网过程采用交流—直流—交流的控制方式，并网过程中主要对功率输出和功率因数进行控制。通过向电网输入功率大小的控制达到控制转速的目的，通过功率因数的控制达到向电网输入有功功率的目的。转速跟踪控制部分主要是实现风力机在低于额定风速状态下的最佳转速跟踪控制，通过对转速的控制达到最佳功率的目的。
国内外研究概况
风力发电技术：
定桨距恒速恒频→变桨距变速恒频→功率平稳控制（有功有限调度，无功电压控制，电网故障穿越）→大规模风电输送和分配
控制目的：
（1） 最大的风能捕获，提高风能采集，利用程度，提高风电机组运行效率
（2） 提高机组对电网的适应性，对电网更友好
失速型风电机组控制技术现状：
国内的失速型风电机组控制技术方面已经掌握了其核心技术，相应的产品也已经大批量应用。但在雷击保护，无功功率补偿，极端气候可靠性等方面的还要继续改进。
变速恒频风电机组控制技术现状：
国外在2MW容量以下控制技术比较成熟，主要有Wintec,GH,AERODYN,Repower,Enercon,Made,ABB,LUST等厂家。国内大部分整机制造商目前使用的控制基本上是基于这些国外技术。
国内目前主要有科诺伟业，合肥阳光等少数厂家在电控系统，变流器，变桨控制的核心技术上拥有自主知识产权，走自主研发的道路。其他很多相应的国内厂家都是走引进国外技术发展道路。
论文的理论依据、研究方法、研究内容

控制策略分析：变转速风力发电机组的在风速低于额定风速下基本控制策略[2]:控制实现的目的:在不同的风速下,调整叶片的转速,最大的获取能量。也就是风速低于额定风速时,跟踪。整个控制分成三个阶段:当风速达到启动风速时,风力机开始发电运行,叶片转速不断增加,C,的值不断增加,风力机逐渐进入恒定区(),这时随着风速的增大,转速必须下降,使叶尖速比减少的速度比转速恒定区下降的更快,使机组维持在更小的C:值下恒功率运行。
模糊控制： 转速控制系统的模糊控制算法采用模糊逻辑系统，系统采用模糊产生器和模糊消除器的模糊逻辑系统,采用该方式的模糊逻辑系统有许多引人入胜的优点。1 输入输出均为真值变量,特别适用于工程系统。2它提供了一种描述专家组织的模糊“如果一则”规则的一般化模式。3 设计者在设计模糊产生器,模糊推理机和模糊消除器方面有很大的自由度,同时可以为这种模糊逻辑系统提供不同的学习算法,使之能有效的利用数据和语言两类信息。
原理:把输入输出空间划分为模糊区间,输入是x:当前的风速,y:当前的风力机叶片的转速与对应风速下的最佳叶尖速比转速的差,转差值根据风力机的当前转速和对应风速下满足最佳叶尖速比的转速计算得出。输出Z:输出是PID的参数K;,K、。介绍参数模糊自整定的算法,对输入输出数据进行区间模糊。

论文
工作
进度
安排
11月下旬 开题报告
12月上旬 提交论文提纲
2月中旬 首稿
3月中旬 二稿
4月初 三稿
4月29~5月5日 定稿提交电子版和纸介质
参考
文献
[ 1 ]黄守道，王耀南，王毅，等． 无刷双馈电机有功和无功功率控制研究[ J] ．中国电机工程学报，2005，25 ( 4 ) : 87 ～ 93．
[ 2 ]惠晶，杨元侃，顾鑫． 变速恒频无刷双馈风力发电机的功率控制系统[ J ] 电机与控制应用，2008，35 (7 ) : 27 ～ 30．
[ 3 ]马炜炜，俞俊杰，吴国祥，等． 双馈风力发电系统最大功率点跟踪策略．电工技术学报，2009，24 ( 4 ) : 202 ～ 208．
[ 4 ]刘其辉，贺益康，赵仁德． 变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制[ J ]． 电力系统自动化，2003，27 (20 ) : 62 ～ 67．
[ 5] 关中杰, 双馈电机风力发电系统控制策略研究, 青岛大学硕士学位论文2008-05-25
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