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大型風力發電系統多目標優化控制研究

發布時間:2020-12-15 06:27
  在風能越來越被大規模利用的今天,風電機組作為吸收風能并將其轉化為電能的裝置,也越來越多的受到科學研究的重視。而隨著技術的不斷進步,單純的以額定風速以下最大功率跟蹤、額定風速以上穩定恒功率輸出的控制方式已經不能滿足當下的需求,對風電機組的控制也應當考慮不同的優化目標。在額定風速以上,功率穩定性的重要性不言而喻,但除此之外,發電機轉速與轉矩的運行是否穩定、槳距角動作是否頻繁,機組載荷狀態是否良好同樣需要得到重視并結合到控制器設計中。具體的優化方式為,以變槳距控制和發電機轉矩控制兩控制器的協調工作為實現方式,基于控制器調節和仿真測試,區分不同控制器參數下機組運行的差異性,并以多目標協調優化為目的尋找滿足目的的控制器參數,實現風電機組多目標優化。主要研究工作如下:通過基于極點配置的風電機組控制器調節,明確發電機轉矩控制與槳距角控制對機組主要狀態參數的影響以及在單一控制參數調節中存在沖突的優化目標,依此建立控制器協調-目標協調的雙層優化框架。定量分析各控制器調節中存在的多目標的差異特性,結合Pareto優化理論,實現對最優邊界的定性分析,以梯度為區分方式以在最優邊界上尋找滿意解,實現機組多目標優... 

【文章來源】:華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】:59 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

大型風力發電系統多目標優化控制研究


圖2-2輸入協調ij0標協調示意圖??

帕累托最優,可行解,數值,風電機組


?f??圖2-4帕累托最優??如圖2-2所示,圖上的點代表可行解,數值越小越占優。,因為A點和B??點均優于C點,所以C點不在帕累托前沿上。A點和B點不嚴格優于彼此,所??以都在帕累托甜沿上。關于帕累托最優和一些其他最優化理論方面的知識,可??以從參考文獻[37、38]中獲得。??2.5本章小結??在本章內,首先對風電機組機理分析建立其機理模型,并通過工況點泰勒??展開得到其工況點線性化模型;第二,分析風電機組的控制器實現與輸出目標??的關系,明確機組的多丨丨標優化主要包含目標協調優化與輸入協調兩部分,通??過對這兩部分的分析與結合實現機組的多目標優化;第三,介紹了以Pareto優??化理論對典型的一些多〖丨標優化理論。本章的分析為風電機組的多目標優化提??供了思想指導與理論基礎,后續的優化將基于本章的指導思想,圍繞狀態反饋??控制和模型預測控制兩部分展丌。??

子回路,極點配置,機組參數,風電機組


槳控制子回路和變轉矩控制子回路的參與度分析基于一系列的仿真中,風機的工況點設定為15?m/s風速工況下,將機組的功率、轉數控制到額定點的工況,以確保兩控制子回路的同時工作,同時,工況在本文中暫時不予考慮。對于風電機組而言,主要的輸出參數得的輸出參數為:發電機功率、發電機轉速、發電機轉矩和葉片數,因此基于極點配置的機組多目標優化也主要考慮這四個部分。不同控制輸入參與度情況下的機組輸出穩定性和波動性,這四個算其__段響應輸出的標準差(standard?deviation,?STD)來評價其否。在計算中,首先通過調用FAST中提供的5MW機型Baseler進行了風電機組基于恒功率+增益調度PI變槳控制器的仿真實驗過極點配置+狀態反饋實現的控制器下仿真得到的機組參數標準line?Controller仿真下的相應數值為基準進行標幺化。標幺化的公示^?(3Vbc??1)中,必&(/代表通過極點配置得到狀態反饋控制率下的機組參數,也^

【參考文獻】:
期刊論文
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[10]單元機組協調控制系統發展和現狀[J]. 王東風,韓璞,曾德良.  中國電力. 2002(11)

博士論文
[1]單元機組協調控制系統的先進控制策略研究[D]. 房方.華北電力大學(北京) 2005



本文編號:2917816

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