風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大,風(fēng)機(jī)的葉輪半徑越來(lái)越大,風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中主要部件受到的載荷已逐漸成為一個(gè)影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能和使用壽命的重要因素,因此引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。
　　從目前國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文的情況來(lái)看,對(duì)載荷的優(yōu)化控制策略研究尚在理論研究階段,還沒(méi)有達(dá)到可實(shí)際應(yīng)用的程度。降低風(fēng)力機(jī)工作過(guò)程中受到的載荷,可提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行性能,延長(zhǎng)風(fēng)力機(jī)的使用壽命。因此,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷優(yōu)化控制策略研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、>　　疲勞載荷是造成部件老化的主要原因,因此本文的控制目標(biāo)確定為降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中主要受力部件(葉片、傳動(dòng)鏈、塔架)承受的疲勞載荷。疲勞載荷包括兩個(gè)要素:均值和振幅。目前絕大多數(shù)文獻(xiàn)都圍繞著疲勞載荷振幅的優(yōu)化控制展開(kāi)。這是因?yàn)槠谳d荷的均值對(duì)于部件的損耗比起疲勞載荷的振幅對(duì)部件損耗的作用要小得多。另外需注意的一點(diǎn)是,對(duì)載荷的優(yōu)化很可能要以犧牲其他性能指標(biāo)為代價(jià),如功率控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷和變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷等。因此在設(shè)計(jì)載荷優(yōu)化控制策

3、略時(shí),還要同時(shí)兼顧其他控制性能指標(biāo)。在不明顯影響其他控制目標(biāo)的條件下,本文針對(duì)疲勞載荷的均值和振幅分別設(shè)計(jì)了優(yōu)化控制策略。下面對(duì)這兩部分工作分別予以介紹。
　　由于風(fēng)速的隨機(jī)性以及風(fēng)機(jī)的非線性特性,適合設(shè)計(jì)控制器的載荷模型難以建立。這就使得以系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論等控制理論難以應(yīng)用。而智能控制理論針對(duì)上述問(wèn)題可以提供有效的解決辦法。因此,本文基于智能控制理論,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線建模與傳統(tǒng)控制策略相結(jié)合的方

4、法對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的疲勞載荷均值進(jìn)行了優(yōu)化,并將控制算法應(yīng)用到風(fēng)機(jī)的非線性模型中,在MATLAB/SIMULINK中進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果顯示,在不明顯影響功率控制效果的前提下,葉片疲勞載荷均值明顯下降。
　　對(duì)風(fēng)機(jī)載荷均值的優(yōu)化就是對(duì)風(fēng)機(jī)控制信號(hào)(當(dāng)風(fēng)機(jī)工作于額定風(fēng)速以上時(shí))均值的尋優(yōu)。而對(duì)風(fēng)力機(jī)載荷振幅的優(yōu)化則對(duì)應(yīng)控制信號(hào)動(dòng)態(tài)軌跡的尋優(yōu)?；谝陨险J(rèn)識(shí),本文應(yīng)用最優(yōu)控制理論,基于風(fēng)機(jī)在工作點(diǎn)處的線性化模型,以葉片、塔架、傳動(dòng)鏈疲勞載荷振