變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊控制.pdf

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1、第33卷第2期計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化V01．33，NO．22014年6月ComputingTechnologyandAutomationJun．2014文章編號(hào)：1003—6199(2014)02—0027—04變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊控制王仁明”，周峰，徐升(1．三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌443002；2．湖北省恩施州供電公司，湖北恩施445000)摘要：首先根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各個(gè)部分?jǐn)?shù)學(xué)模型，用Matlab／Simulink進(jìn)行模型搭建，然后根據(jù)功率變化設(shè)計(jì)模糊控制器對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，并同PID控制器進(jìn)行對(duì)比，仿真結(jié)果表明，模糊變槳距控制器具有良好的控制品質(zhì)和魯棒性。關(guān)鍵詞

2、：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；模糊控制；魯棒性中圖分類號(hào)：TM614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AFuzzyControlofVariablePitchWindTurbineGeneratorWANGRen—ruing”，ZHOUFeng，XUSheng(1．InstituteofElectricalandNewEnergy，ThreeGorgesUniversity，Yichang，Hubei443002，China2．EnshiPoworSupplyCompany，Enshi，Hubei445000，China)Abstract：Firstofall，Matlab／Simulinkmodelswhichbasedon

3、themathematicalmodelsofthewindturbinegeneratorareestablished．Then，fuzzycontrollerwhichbasedonthepowerchangesisdesignedtoadjusttheoutputpowerofthewindturbinegenerator，andcomparedwiththePIDcontroller．Thesimulationresultsshowthatthefuzzyvariablepitchcontrollerhasgoodcontrolqualityandrobustness．Keywor

4、ds：windturbinegenerator；fuzzycontrol；robustness系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素。1引言2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型風(fēng)能是一種取之不盡的可再生能源，被人們譽(yù)為清潔、綠色、環(huán)保能源，其優(yōu)越性為越來(lái)越多的人一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要分為氣動(dòng)模型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所認(rèn)識(shí)。因此，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展非常迅速。風(fēng)力發(fā)和發(fā)電機(jī)三個(gè)部分]，大型風(fēng)力機(jī)還有槳距控制系電就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為統(tǒng)。風(fēng)以一定的速度和角度作用在風(fēng)輪的槳葉上，電能的過(guò)程?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正向著大型化發(fā)使槳葉產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率控制方式有定槳距控制能，進(jìn)而通

5、過(guò)增速箱驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變(失速調(diào)節(jié))和變槳距調(diào)節(jié)兩種]。在高風(fēng)速時(shí)通為電能，最后并入電網(wǎng)。原理圖如圖1所示。過(guò)槳距角調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的恒功率輸出，保證系2．1風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)模型統(tǒng)的安全運(yùn)行]。風(fēng)力機(jī)通過(guò)增速齒輪箱與發(fā)電機(jī)鏈接起來(lái)，其本文把模糊控制應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的變槳距控動(dòng)態(tài)特性可以表示為制當(dāng)中，因?yàn)槟：刂撇灰蕾嚳刂茖?duì)象的數(shù)學(xué)模型，便于利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，能夠很好地克服被控魯=Tr-Te收稿日期：2013—05—27作者簡(jiǎn)介：王仁明(1964一)，男，湖北仙桃人，教授，博士，研究方向：非線性系統(tǒng)分析與控制、模糊控制。十通訊聯(lián)系人，E—mail：eermwang@ctgu．edu．cn計(jì)

6、算技術(shù)與自動(dòng)化式中：為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪角速度，單位rad／s；-，過(guò)調(diào)節(jié)定子電壓就可以改變發(fā)電機(jī)反力矩，進(jìn)而改為風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位kg·m；T，為風(fēng)力機(jī)變風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，使得轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，捕獲到最的輸出轉(zhuǎn)矩，單位kN·m；為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，單大風(fēng)能，其反扭矩的數(shù)學(xué)模型為：位kN·m。pmlU~IF2—(9)L叫叫1J式中：P為發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)；m為電機(jī)定子相數(shù)；U為電網(wǎng)電壓；r，分別為定子繞組的電阻和漏抗．r2，z分別為轉(zhuǎn)子繞組的電阻和漏抗；為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，單位rad／s；60為發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，單位rad／s；C為修正系數(shù)。2．4槳距系統(tǒng)模型圖l風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理圖槳距制動(dòng)器是一種非線性的伺服系

7、統(tǒng)，能使旋轉(zhuǎn)的全部葉片或部分葉片步調(diào)一致。在閉環(huán)上，槳風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率由功率系數(shù)C來(lái)表距制動(dòng)器可以作為帶有振幅和衍生輸出信號(hào)飽和征，C是葉尖速比和槳距角的函數(shù)。葉尖速度的第一階動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型。在線性區(qū)域，槳比是表示葉片速度與風(fēng)速之比的變量，可被表示距制動(dòng)器的動(dòng)態(tài)行為可描述如下：如下：d一(一(10)—coR(2)tr。式中：盧為槳距角輸出，單位度；盧，為輸入槳距式中：為風(fēng)輪角速度，單位rad／s；R為葉片角信號(hào)，單位