大型风力发电厂运行仿真及研究

摘要

当前的风力发电厂面临的一个最大问题就是输出功率的波动。如何提高风力发电机输出功率的平稳性，使得风力发电机的响应速度加快，使得风力发电的质量得以提升，是当前风力发电面临的一个重大难题。
　　 为提高风电机组的响应速度，获得最大功率，现有大型风电机组普遍采用变速变桨距控制机构。设计一个合理的变桨距控制系统既要求一个好的的控制方案，也要求一个较为精确的风力发电机模型。文章在分析风力机原理的基础上，利用simulink给出了一台功率较小的风力发电机模型，采用了传统的PID控制技术，同时根据在不同情况下，模型关键参数的输出情况，验证了模型的合理性。本文还利用小偏差线性化法建立了风力发电机的局部线性化模型。模型输入为风速与桨距角给定值，输出为风机的功率。文章分别通过在风速不变的情况下，桨距角变化时风力机功率输出情况，以及在桨距角不变的情况下，风速变化时风力机功率输出情况验证了模型的准确性。
　　 同时，该文在分析PID变桨距控制器缺点的基础上，给出了基于内模控制的变桨距控制方案。在高于额定风速时，通过变桨距控制器调节桨距角，系统能较好地将功率限制在额定值附近。同时，本文又给出了1500KW风力发电机的非线性模型，通过与实际的风力发电机模型的功率输出进行对比，验证了该非线性模型的正确性。