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谈载荷大型双馈风电机组多目标优化制约中国

收藏本文 2024-04-13 点赞:12208 浏览:47948 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着人类社会的进步和进展,能源供应日益紧张,风能作为清洁的可再生能源得到了世界各国的青睐。目前,几乎所有的大型风电机组都采取了变速变桨距制约技术,该制约技术不仅可以实现最大风能捕获、提升电能质量,还可以降低齿轮箱和塔架等零部件的载荷。由此,本论文以3MW变速变桨距风电机组为探讨对象,对风电机组的制约对策进行深入探讨。首先,对风电机组的工作原理进行浅析,建立机组各环节的数学模型,根据风速的大小对风电机组进行区域划分,探讨不同工作区域的功率制约策略。其次,将传统的PID制约对策运用到风电机组的制约器上,通过仿真发现该制约对策对风电机组的制约效果并不理想,有着功率波动大、齿轮箱和塔架等部件的载荷波动大以及变桨动作频繁等不足。为了优化传统的PID制约器的制约效果,本论文在额定风速以下设计了带传动链阻尼器的PID转矩制约器,在额定风速以上设计了带塔架阻尼器的双PID变增益桨距制约器。仿真结果表明,优化后的PID制约器减小了输出功率的波动和变桨动作、降低了齿轮箱和塔架的载荷。最后,针对传统制约对策的功率波动大、载荷大和变桨动作频繁等不足,设计了基于LQG最优制约的风电机组多目标制约对策,对多个目标进行同时制约,以而使风电机组达到整体最优的目的。该制约对策通过卡尔曼滤波器对系统噪声和量测噪声进行实时估计,根据估算的系统状态调整动态最优增益,以实现不同工作点的最优制约。仿真结果表明,与优化后的PID制约器相比,本论文提出的LQG最优制约器不仅保证了发电量,减小了功率波动和变桨动作,同时还显著减小了齿轮箱的转矩波动,以而降低了齿轮箱等关键部件的载荷。本论文旨在风电机组制约器的优化设计,通过VC++软件编写Bladed的外部制约器程序进行仿真,并在Bladed软件中仿真验证制约器的性能。关键词:风电机组论文PID论文载荷论文LQG论文最优制约论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第一章 绪论10-19

    1.1 课题的背景、目的和作用10-12

    1.1.1 课题的背景10-11

    1.1.2 课题的探讨目标11-12

    1.1.3 课题的作用12

    1.2 风电机组及其制约技术的探讨近况12-17

    1.2.1 风电机组功率调节技术探讨近况12-14

    1.2.2 变速恒频发电制约技术14-15

    1.2.3 风电机组制约探讨近况15-17

    1.3 本论文的主要探讨内容17-19

    第二章 风电机组的特性浅析19-31

    2.1 风电机组动态建模19-22

    2.1.1 风速模型19

    2.1.2 风轮气动模型19-20

    2.1.3 传动链模型20-21

    2.1.4 变桨机构模型21-22

    2.2 风轮的特性浅析22-28

    2.2.1 贝兹极限22-24

    2.2.2 风能利用系数24-26

    2.2.3 叶片气动特性26-28

    2.3 风电机组制约系统结构28-29

    2.4 风电机组的制约对策29-31

    第三章 风电机组 PID 制约器优化设计31-43

    3.1 PID 制约原理31-33

    3.2 基于阻尼器的转矩制约器33-36

    3.3 基于阻尼器的变增益桨距制约器36-39

    3.3.1 双 PI 桨距制约器36-38

    3.3.2 动态增益38

    3.3.3 塔架阻尼器38-39

    3.4 仿真与结果浅析39-42

    3.5 小结42-43

    第四章 基于 LQG 最优制约的风电机组多目标优化制约43-59

    4.1 LQG 最优制约的原理43-48

    4.1.1 线性二次型性能指标44-45

    4.1.2 线性二次型最优制约45-46

    4.1.3 卡尔曼滤波器46-48

    4.2 风电机组 LQG 最优制约器设计48-52

    4.2.1 额定风速以下的状态方程49

    4.2.2 额定风速以上的状态方程49-50

    4.2.3 状态最优估计器设计50-51

    4.2.4 最优制约器设计51-52

    4.3 仿真与结果浅析52-57

    4.3.1 额定风速以下的仿真与结果浅析52-54

    4.3.2 额定风速以上的仿真与结果浅析54-57

    4.4 小结57-59

    第五章 结论与展望59-61

    5.1 结论59-60

    5.2 前景与展望60-61

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