基于模糊理论的风力机独立变桨控制系统设计

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随着人类对清洁、可再生能源的需求不断增加,风力发电技术引起了各国的高度关注。随着近年来风力发电机技术的不断提高,风力机的容量不断增大,对风力机在额定转速以上更稳定的运行状态以及如何降低机组的载荷这两个问题上提出了更高的要求。根据目前的风力发电机的技术进展,采用独立变桨控制技术是解决这些问题的有效方法之一。本文在分析了风力发电机组的相关工作原理以及目前国内外风力发电机在变桨距控制领域的技术之后,建立了整个风力发电机组的模型,并基于模糊控制理论,设计了一种独立的模糊变桨距控制器和载荷控制器。在建模的基础上,本文利用Matlab软件进行了系统的仿真分析,从不同角度对模糊控制器的作用进行了仿真。数据表明,在额定风速附近或者突变风速情况下,系统的输出功率能较平稳的保持在额定功率附近;独立变桨控制系统和载荷控制器能够有效的减少系统的载荷。
摘要第4-5页
Abstract第5页
第一章 绪论第8-12页
    §1.1 风力发电的意义与重要性第8-9页
    §1.2 国内外研究现状与发展趋势第9页
    §1.3 风力发电技术概述第9-11页
    §1.4 本文的主要内容与工作第11-12页
第二章 变桨距风力发电机理论基础第12-17页
    §2.1 风力发电机组工作原理第12-13页
    §2.2 风力机的功率调节方式第13页
    §2.3 空气动力学基础第13-15页
        2.3.1 风力机的能量转换过程第13-14页
        2.3.2 贝兹理论第14页
        2.3.3 风力机参数第14-15页
    §2.4 主要控制方法第15-17页
        2.4.1 定桨距控制第15-16页
        2.4.2 变桨距控制第16-17页
第三章 统一变桨到独立变桨风力机组的发展第17-24页
    §3.1 变桨距风力机组特点第17-18页
    §3.2 液压驱动变桨距系统第18-19页
    §3.3 电动变桨距驱动系统第19-20页
    §3.4 两种变桨距驱动系统的比较第20页
    §3.5 统一变桨控制策略的不足第20-22页
    §3.6 独立变桨距风力机的提出第22-24页
第四章 独立变桨距控制系统设计及建模第24-31页
    §4.1 变桨距系统的基本理论第24-26页
    §4.2 独立变桨距风力发电机组建模第26-28页
    §4.3 叶片载荷控制器第28-31页
        4.3.1 空气动力载荷第28-29页
        4.3.2 重力载荷第29页
        4.3.3 惯性载荷第29页
        4.3.4 载荷的测量与仿真工具第29-31页
第五章 模糊控制理论及模糊控制器设计第31-37页
    §5.1 模糊控制的发展及特点第31-32页
    §5.2 模糊控制器设计流程第32-37页
        5.2.1 隶属函数的确定第33页
        5.2.2 模糊化设计第33-34页
        5.2.3 模糊控制规则和控制算法的设计第34-37页
第六章 独立变桨距系统MATLAB 仿真第37-44页
    §6.1 风力发电机组模型基本参数第37页
    §6.2 独立变桨距控制系统仿真第37-44页
        6.2.1 运行时的仿真第37-42页
        6.2.2 运行时的载荷情况仿真第42-44页
第七章 结论第44-45页
参考文献第45-48页
致谢第48-49页
攻读学位期间所取得的相关科研成果第49页
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