风力发电机组变桨距控制系统的研究

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1、摘要能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风能因具有可再生、无污染等优点，正受到世界各国的重视。高效而可靠的风力发电系统的研究与开发已成为能源技术领域的热点和难点。由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定等特点，对风力发电机组尤其是大型风电机组控制技术的深入研究具有十分重要的现实意义。本文以国产1.5MW风力发电机组为依托，对大型风力发电机组变桨距控制技术进行了较深入的研究。本文首先分析了风力发电机组的总体结构和变桨距控制原理，并对机组变桨距的两种实现方式：液压驱动变桨系统和电动变桨系统进行了分析和比较，根据本课题风力发电机组

2、的特点选用电动变桨距系统；参考国内外的相关资料，提出一种独立变桨的电动变桨距系统的总体方案，主要包括变桨系统总体结构和伺服电动机控制策略的规划；然后针对TD70s双馈风力发电机组具体设计了变桨距控制系统，并通过Profibus-DP现场总线实现了与主控系统的通信。最后，针对风力发电系统多变量、强非线性等特点，本文设计了一种应用于变桨距控制的模糊PID参数自整定功率控制器，并将模糊PID控制算法以外部控制器的形式加入到风电机组的变桨距控制模型中，通过在风机专业仿真软件GHBladed中的仿真运行，得到了机组的桨距角、风轮转速和输出功率的仿

3、真曲线，验证了设计方案的可行性。关键词：风力发电机组　变桨距控制　伺服控制　Profibus模糊PIDABSTRACTEnergyandenvironmentaretheurgentproblemwhichthehumansurvivalandthedevelopmentmustsolvenow.Windenergyisbeingattachedgreatimportancetoallovertheworldbecauseofitsadvantages,renewabilityandnon-pollutingetc.Researchan

4、ddevelopmentofwindpowersystemhasbeenhotanddifficultinenergytechnologyfield.Sincewindenergyhasthecharacteristicsoflowerdensity,random,instabilityandsoon,itisofgreatrealisticsignificancetomakeadeepstudyincontroltechnologyofwindturbinesespeciallyinlargescalesets.Basedonthed

5、omestic1.5megawattwindturbine,thepitchcontroltechniquesforlargescalewindturbinearedeeplyanalyzedinthisthesis.First,thegeneralstructureofwindturbineandthepitchcontrolprincipleisinvestigated.Theelectricpitchischosenbasedonthecharacteristicofthewindturbineafterthecompareoft

6、wokindsofpitchrealizingways,hydromanticpitchandelectricpitch.Referringtorelatedinformationathomeandabroad,ageneraldesignofindividualelectricpitchsystemisproposed,includingthegeneralstructureofpitchsystemandthecontrolmethodofpitchservomotor.Then,thepitchcontrolsystemisdes

7、ignedandthecommunicationwithmastersystembyProfibus-DPiscompletedforTD70sdouble-fedwindturbine.Atlast,forthemultivariableandstrongnonlinearcharacteristicsofwindturbine,afuzzyPIDpowercontrollerbasedonself-tuningparametersisdesignedandthefuzzyPIDcontrolarithmeticisincludedi

8、nthepitchcontrolmodelofexternalcontroller.BythesimulationofthewindturbineinGHBladed,thecurvesofpitchang