异步风力发电机组软并网控制系统的研究

摘要

风能作为一种可再生无污染的绿色能源,是现今最具开发前景的新能源之一。利用风能发电是当今世界各国为解决能源紧缺制定的一项有效措施。目前中国风电设备制造和控制技术研究等领域与发达国家存在很大差距,大型风电机组大部分都是进口产品,增加了风电开发利用的成本。因此,风力发电各项关键技术的研究对中国风能开发和风电机组的国产化有重要意义。
　　风力发电机组是复杂的非线性系统,其电气控制系统控制的有效性和可靠性是风电机组安全运行的关键。并网技术是风电机组控制技术中的关键技术之一,随着机组容量的增大,如何有效限制并网过渡过程中产生的冲击电流,成为一个迫切需要解决的问题。
　　本文主要对风电机组电气控制系统中的软并网系统进行了研究和设计。本文建立了完整的异步风力发电机组软并网系统仿真模型,并对软并网装置的主电路、晶闸管触发规律和软并网控制系统的性能要求进行了分析研究。本文主要研究工作如下:
　　(1)对小脑模型神经网络(CMAC)这一自适应学习能力非常强的实时非线性控制算法用于控制软并网这一复杂多变量非线性不确定系统进行了可行性分析。
　　(2)介绍了PID控制的基本原理与算法和CMAC神经网络的基本原理、相关特性及其设计方法,给出了CMAC-PID控制器设计方法。
　　(3)分析软并网控制系统的数学模型,建立软并网控制器最优控制数学模型。以软并网过渡过程时间最短作为最优性能泛函,获得软并网系统的状态方程及其性能函数。
　　(4)采用改进的CMAC神经网络与PID并行控制方法设计软并网控制器,并在该控制器下,对不同风速下的软并网过渡过程进行了仿真分析,得出相应的结论,为软并网装置的研制提供了参考依据。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 风力发电机组电气控制系统研究的进展

1.3 本文的主要内容

第2章 风力发电机组相关理论介绍

2.1 风力机的空气动力学特性

2.2 风力发电机组的功率调节方式

2.3 定桨距失速型风力发电机组的结构

2.4 定桨距失速型风电机组中风力发电机的选用

2.5 定桨距失速型风电机组运行过程分析

2.6 本章小结

第3章 风电机组软并网控制系统分析

3.1 异步风力发电机组并网方法描述

3.2 软并网系统结构及其主电路分析

3.3 晶闸管触发方式

3.4 异步风力发电机组直接并网过渡过程分析

3.5 异步风力发电机组建模

3.6 异步风力发电机组直接并网仿真分析

3.7 异步风力发电机组软并网控制系统性能要求

3.8 本章小结

第4章 CMAC与PID并行控制器设计

4.1 PID控制的基本原理与算法

4.2 CMAC神经网络

4.3 CMAC与PID并行控制方法设计

4.4 本章小结

第5章 基于CMAC-PID软并网控制系统设计

5.1 基于CMAC的软并网数学建模

5.2 基于CMAC-PID的软并网控制器设计

5.3 软并网控制系统仿真分析

5.4 软并网控制系统仿真结果分析

5.5 本章小结

第6章 总结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果